JP7501254B2

JP7501254B2 - Turbochargers and turbochargers

Info

Publication number: JP7501254B2
Application number: JP2020150598A
Authority: JP
Inventors: 渉佐藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2024-06-18
Anticipated expiration: 2040-09-08
Also published as: JP2022045099A

Description

本開示は、タービンおよび過給機に関する。 This disclosure relates to turbines and turbochargers.

過給機等に設けられるタービンとして、タービン翼車を収容する収容部と連通する２つのタービンスクロール流路を備えるダブルスクロール式のタービンがある（例えば、特許文献１を参照）。２つのタービンスクロール流路は、タービン翼車に対して径方向外側に巻き回される。２つのタービンスクロール流路は、タービン翼車の周方向の互いに異なる位置で収容部とそれぞれ連通する。２つのタービンスクロール流路の間には、２つの舌部が形成される。 Turbines installed in turbochargers and the like include double-scroll turbines that have two turbine scroll passages that communicate with a housing that houses a turbine wheel (see, for example, Patent Document 1). The two turbine scroll passages are wound radially outwardly around the turbine wheel. The two turbine scroll passages each communicate with the housing at different positions in the circumferential direction of the turbine wheel. Two tongues are formed between the two turbine scroll passages.

特開２０１６－１３２９９６号公報JP 2016-132996 A

従来のタービンでは、２つの舌部は、同形状で、タービン翼車の周方向に等間隔に（つまり、周方向位置が１８０度ずれた位置関係で）設けられる。２つの舌部が同形状で等間隔に設けられると、タービン翼車の回転数の２倍の周波数を有する励振力がタービン翼車に働き、翼振動が増大する場合がある。 In conventional turbines, the two tongues are the same shape and are arranged at equal intervals around the circumference of the turbine wheel (i.e., with a circumferential position relationship of 180 degrees offset). If the two tongues are the same shape and arranged at equal intervals, an excitation force having a frequency twice the rotation speed of the turbine wheel acts on the turbine wheel, which can increase blade vibration.

本開示の目的は、タービン翼車の翼振動を低減することが可能なタービンおよび過給機を提供することである。 The objective of this disclosure is to provide a turbine and a turbocharger that can reduce the blade vibration of the turbine wheel.

上記課題を解決するために、本開示のタービンは、タービン翼車を収容する収容部と、タービン翼車に対して径方向外側に巻き回され、収容部と連通する第１タービンスクロール流路と、タービン翼車に対して径方向外側に巻き回され、収容部と第１タービンスクロール流路とが連通する位置に対して、タービン翼車の周方向の異なる位置で収容部と連通する第２タービンスクロール流路と、第１タービンスクロール流路の下流端に面する位置に設けられ、第１タービンスクロール流路と第２タービンスクロール流路とを区画する第１舌部と、第２タービンスクロール流路の下流端に面する位置に設けられ、第２タービンスクロール流路と第１タービンスクロール流路とを区画し、タービン翼車との距離が第１舌部とタービン翼車との距離とは異なる第２舌部と、を備え、タービン翼車の回転軸を含む断面において、第１舌部のタービン翼車に面する部分の形状と、第２舌部のタービン翼車に面する部分の形状とは、互いに異なる。 In order to solve the above problem, the turbine of the present disclosure includes an accommodation section that accommodates a turbine wheel, a first turbine scroll passage that is wound radially outwardly around the turbine wheel and communicates with the accommodation section, a second turbine scroll passage that is wound radially outwardly around the turbine wheel and communicates with the accommodation section at a different circumferential position of the turbine wheel with respect to a position where the accommodation section and the first turbine scroll passage are in communication, a first tongue portion that is provided at a position facing a downstream end of the first turbine scroll passage and separates the first turbine scroll passage from the second turbine scroll passage, and a second tongue portion that is provided at a position facing the downstream end of the second turbine scroll passage and separates the second turbine scroll passage from the first turbine scroll passage, and the distance between the turbine wheel and the first tongue portion is different from the distance between the first tongue portion and the turbine wheel , and in a cross section including the rotation axis of the turbine wheel, a shape of a portion of the first tongue portion that faces the turbine wheel and a shape of a portion of the second tongue portion that faces the turbine wheel are different from each other .

第１舌部と第２舌部とは、タービン翼車の周方向に不等間隔に配置されていてもよい。 The first and second tongue portions may be arranged at unequal intervals around the circumference of the turbine wheel.

第１タービンスクロール流路は、第２タービンスクロール流路よりも径方向内側に位置し、第１舌部とタービン翼車との距離は、第２舌部とタービン翼車との距離よりも小さくてもよい。 The first turbine scroll passage may be located radially inward from the second turbine scroll passage, and the distance between the first tongue and the turbine wheel may be smaller than the distance between the second tongue and the turbine wheel.

上記課題を解決するために、本開示の過給機は、上記のタービンを備える。 To solve the above problem, the turbocharger disclosed herein is equipped with the above turbine.

本開示によれば、タービン翼車の翼振動を低減することができる。 According to this disclosure, it is possible to reduce the blade vibration of the turbine wheel.

図１は、本開示の第１の実施形態の過給機を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a turbocharger according to a first embodiment of the present disclosure. 図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 図３は、図２のＢ－Ｂ断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 図４は、本開示の第１の実施形態のタービンにおけるタービン翼車と各舌部との位置関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the turbine wheel and each tongue portion in the turbine according to the first embodiment of the present disclosure. 図５は、本開示の第２の実施形態のタービンにおける図２の断面図と対応する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to that of FIG. 2 of a turbine according to a second embodiment of the present disclosure. 図６は、本開示の第３の実施形態のタービンにおける図３の断面図と対応する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to that of FIG. 3 of a turbine according to a third embodiment of the present disclosure.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の各実施形態について説明する。各実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、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、本開示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、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Each embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the attached drawings. The dimensions, materials, and other specific values shown in each embodiment are merely examples for ease of understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are designated by the same reference numerals to avoid duplicated explanations, and elements not directly related to the present disclosure are not illustrated.

図１は、本開示の第１の実施形態の過給機ＴＣを示す概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。図１に示されるように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング３と、タービンハウジング５と、コンプレッサハウジング７とを備える。タービンハウジング５は、ベアリングハウジング３の左側に締結ボルト９によって連結される。コンプレッサハウジング７は、ベアリングハウジング３の右側に締結ボルト１１によって連結される。過給機ＴＣは、タービンＴ１および遠心圧縮機Ｃを備える。タービンＴ１は、ベアリングハウジング３およびタービンハウジング５を含む。タービンＴ１は、ダブルスクロール式のタービンである。遠心圧縮機Ｃは、ベアリングハウジング３およびコンプレッサハウジング７を含む。 1 is a schematic cross-sectional view showing a turbocharger TC according to a first embodiment of the present disclosure. In the following description, the direction of the arrow L shown in FIG. 1 is the left side of the turbocharger TC. The direction of the arrow R shown in FIG. 1 is the right side of the turbocharger TC. As shown in FIG. 1, the turbocharger TC includes a turbocharger body 1. The turbocharger body 1 includes a bearing housing 3, a turbine housing 5, and a compressor housing 7. The turbine housing 5 is connected to the left side of the bearing housing 3 by a fastening bolt 9. The compressor housing 7 is connected to the right side of the bearing housing 3 by a fastening bolt 11. The turbocharger TC includes a turbine T1 and a centrifugal compressor C. The turbine T1 includes a bearing housing 3 and a turbine housing 5. The turbine T1 is a double scroll type turbine. The centrifugal compressor C includes a bearing housing 3 and a compressor housing 7.

ベアリングハウジング３には、軸受孔３ａが形成される。軸受孔３ａは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔３ａには、セミフローティング軸受１３が配される。セミフローティング軸受１３は、シャフト１５を回転自在に軸支する。シャフト１５の左端部には、タービン翼車１７が設けられる。タービン翼車１７は、タービンハウジング５に回転自在に収容されている。シャフト１５の右端部には、コンプレッサインペラ１９が設けられる。コンプレッサインペラ１９は、コンプレッサハウジング７に回転自在に収容されている。シャフト１５の軸方向が、過給機ＴＣの軸方向（つまり、左右方向）である。以下、過給機ＴＣの軸方向、径方向および周方向（つまり、タービン翼車１７の軸方向、径方向および周方向）を、それぞれ単に軸方向、径方向および周方向と呼ぶ。 A bearing hole 3a is formed in the bearing housing 3. The bearing hole 3a penetrates the turbocharger TC in the left-right direction. A semi-floating bearing 13 is disposed in the bearing hole 3a. The semi-floating bearing 13 rotatably supports the shaft 15. A turbine wheel 17 is provided at the left end of the shaft 15. The turbine wheel 17 is rotatably housed in the turbine housing 5. A compressor wheel 19 is provided at the right end of the shaft 15. The compressor wheel 19 is rotatably housed in the compressor housing 7. The axial direction of the shaft 15 is the axial direction of the turbocharger TC (i.e., the left-right direction). Hereinafter, the axial, radial, and circumferential directions of the turbocharger TC (i.e., the axial, radial, and circumferential directions of the turbine wheel 17) are simply referred to as the axial, radial, and circumferential directions, respectively.

コンプレッサハウジング７には、吸気口２１が形成される。吸気口２１は、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口２１は、不図示のエアクリーナに接続される。ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング７の対向面によって、ディフューザ流路２３が形成される。ディフューザ流路２３は、空気を昇圧する。ディフューザ流路２３は、環状に形成される。ディフューザ流路２３は、径方向内側において、コンプレッサインペラ１９を介して吸気口２１に連通している。 The compressor housing 7 is formed with an intake port 21. The intake port 21 opens to the right side of the turbocharger TC. The intake port 21 is connected to an air cleaner (not shown). A diffuser passage 23 is formed by the opposing surfaces of the bearing housing 3 and the compressor housing 7. The diffuser passage 23 pressurizes the air. The diffuser passage 23 is formed in an annular shape. The diffuser passage 23 is connected to the intake port 21 on the radially inner side via the compressor impeller 19.

また、コンプレッサハウジング７には、コンプレッサスクロール流路２５が形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、例えば、ディフューザ流路２３よりも径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路２５は、不図示のエンジンの吸気口と、ディフューザ流路２３とに連通している。コンプレッサインペラ１９が回転すると、吸気口２１からコンプレッサハウジング７内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１９の翼間を流通する過程において加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路２３およびコンプレッサスクロール流路２５で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。 The compressor housing 7 is also formed with a compressor scroll passage 25. The compressor scroll passage 25 is formed in an annular shape. The compressor scroll passage 25 is located, for example, radially outward of the diffuser passage 23. The compressor scroll passage 25 is connected to an intake port of the engine (not shown) and the diffuser passage 23. When the compressor impeller 19 rotates, air is drawn into the compressor housing 7 from the intake port 21. The drawn air is pressurized and accelerated as it flows between the blades of the compressor impeller 19. The pressurized and accelerated air is pressurized in the diffuser passage 23 and the compressor scroll passage 25. The pressurized air is led to the intake port of the engine.

タービンハウジング５には、排出流路２７と、収容部２９と、排気流路３１とが形成される。排出流路２７は、過給機ＴＣの左側に開口する。排出流路２７は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。排出流路２７は、収容部２９と連通する。排出流路２７は、収容部２９に対して、軸方向に連続する。収容部２９は、タービン翼車１７を収容する。収容部２９の径方向外側には、排気流路３１が形成される。排気流路３１は、不図示のエンジンの排気マニホールドと連通する。不図示のエンジンの排気マニホールドから排出された排気ガスは、排気流路３１および収容部２９を介して排出流路２７に導かれる。排出流路２７に導かれる排気ガスは、流通過程においてタービン翼車１７を回転させる。 The turbine housing 5 is formed with an exhaust flow passage 27, a housing section 29, and an exhaust flow passage 31. The exhaust flow passage 27 opens to the left side of the turbocharger TC. The exhaust flow passage 27 is connected to an exhaust gas purification device (not shown). The exhaust flow passage 27 communicates with the housing section 29. The exhaust flow passage 27 is continuous with the housing section 29 in the axial direction. The housing section 29 accommodates the turbine impeller 17. An exhaust flow passage 31 is formed on the radial outside of the housing section 29. The exhaust flow passage 31 communicates with an exhaust manifold of an engine (not shown). Exhaust gas discharged from the exhaust manifold of an engine (not shown) is guided to the exhaust flow passage 27 via the exhaust flow passage 31 and the housing section 29. The exhaust gas guided to the exhaust flow passage 27 rotates the turbine impeller 17 during the flow process.

タービン翼車１７の回転力は、シャフト１５を介してコンプレッサインペラ１９に伝達される。コンプレッサインペラ１９が回転すると、上記のとおりに空気が昇圧される。こうして、空気がエンジンの吸気口に導かれる。 The rotational force of the turbine wheel 17 is transmitted to the compressor impeller 19 via the shaft 15. When the compressor impeller 19 rotates, the air is pressurized as described above. In this way, the air is guided to the intake port of the engine.

図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図２では、タービン翼車１７について、外周のみを円で示す。図２に示すように、排気流路３１は、排気導入口３３と、排気導入路３５と、タービンスクロール流路３７と、スクロール出口３９とを備える。 Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1. In Figure 2, only the outer periphery of the turbine impeller 17 is shown as a circle. As shown in Figure 2, the exhaust flow path 31 includes an exhaust inlet 33, an exhaust inlet passage 35, a turbine scroll flow path 37, and a scroll outlet 39.

排気導入口３３は、タービンハウジング５の外部に開口する。排気導入口３３には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導入される。 The exhaust inlet 33 opens to the outside of the turbine housing 5. Exhaust gas discharged from the exhaust manifold of the engine (not shown) is introduced into the exhaust inlet 33.

排気導入路３５は、排気導入口３３とタービンスクロール流路３７とを接続する。排気導入路３５は、例えば、直線状に形成される。排気導入路３５は、排気導入口３３から導入された排気ガスをタービンスクロール流路３７に導く。 The exhaust introduction passage 35 connects the exhaust introduction port 33 and the turbine scroll passage 37. The exhaust introduction passage 35 is formed, for example, in a straight line. The exhaust introduction passage 35 guides the exhaust gas introduced from the exhaust introduction port 33 to the turbine scroll passage 37.

タービンスクロール流路３７は、スクロール出口３９を介して収容部２９と連通する。タービンスクロール流路３７は、排気導入路３５から導入された排気ガスを、スクロール出口３９を介して収容部２９に導く。 The turbine scroll passage 37 communicates with the storage section 29 via the scroll outlet 39. The turbine scroll passage 37 guides the exhaust gas introduced from the exhaust introduction passage 35 to the storage section 29 via the scroll outlet 39.

タービンハウジング５には、仕切板４１が形成される。仕切板４１は、排気流路３１内（具体的には、排気導入口３３、排気導入路３５、および、タービンスクロール流路３７内）に配される。仕切板４１は、排気流路３１をタービン翼車１７の周方向に仕切る。仕切板４１は、排気導入口３３、排気導入路３５、および、タービンスクロール流路３７の内面に対して、軸方向に接続される。仕切板４１は、排気流路３１に沿って延在する。つまり、仕切板４１は、排気ガスの流れ方向に沿って延在する。以下、排気ガスの流れ方向の上流側を単に上流側と呼び、排気ガスの流れ方向の下流側を単に下流側と呼ぶ。 A partition plate 41 is formed in the turbine housing 5. The partition plate 41 is disposed in the exhaust flow path 31 (specifically, in the exhaust inlet 33, the exhaust introduction passage 35, and the turbine scroll flow path 37). The partition plate 41 divides the exhaust flow path 31 in the circumferential direction of the turbine impeller 17. The partition plate 41 is connected in the axial direction to the inner surfaces of the exhaust inlet 33, the exhaust introduction passage 35, and the turbine scroll flow path 37. The partition plate 41 extends along the exhaust flow path 31. That is, the partition plate 41 extends along the flow direction of the exhaust gas. Hereinafter, the upstream side of the exhaust gas flow direction will be simply referred to as the upstream side, and the downstream side of the exhaust gas flow direction will be simply referred to as the downstream side.

排気導入口３３は、仕切板４１により第１排気導入口３３ａと第２排気導入口３３ｂとに分割される。本実施形態では、第１排気導入口３３ａは、第２排気導入口３３ｂよりも径方向内側に位置する。 The exhaust inlet 33 is divided into a first exhaust inlet 33a and a second exhaust inlet 33b by a partition plate 41. In this embodiment, the first exhaust inlet 33a is located radially inward from the second exhaust inlet 33b.

排気導入路３５は、仕切板４１により第１排気導入路３５ａと、第２排気導入路３５ｂとに分割される。本実施形態では、第１排気導入路３５ａは、第２排気導入路３５ｂよりも径方向内側に位置する。第１排気導入路３５ａは、第１排気導入口３３ａと連通する。第２排気導入路３５ｂは、第２排気導入口３３ｂと連通する。 The exhaust introduction passage 35 is divided into a first exhaust introduction passage 35a and a second exhaust introduction passage 35b by a partition plate 41. In this embodiment, the first exhaust introduction passage 35a is located radially inward of the second exhaust introduction passage 35b. The first exhaust introduction passage 35a communicates with the first exhaust introduction port 33a. The second exhaust introduction passage 35b communicates with the second exhaust introduction port 33b.

タービンスクロール流路３７は、仕切板４１により第１タービンスクロール流路３７ａと、第２タービンスクロール流路３７ｂとに分割される。本実施形態では、第１タービンスクロール流路３７ａは、第２タービンスクロール流路３７ｂよりも径方向内側に位置する。第１タービンスクロール流路３７ａは、第１排気導入路３５ａと連通する。第２タービンスクロール流路３７ｂは、第２排気導入路３５ｂと連通する。第１タービンスクロール流路３７ａおよび第２タービンスクロール流路３７ｂは、タービン翼車１７に対して径方向外側に巻き回される。第１タービンスクロール流路３７ａおよび第２タービンスクロール流路３７ｂは、タービン翼車１７の回転方向ＲＤに進むにつれてタービン翼車１７に近づくように、巻き回される。各タービンスクロール流路３７の径方向の幅は、上流側から下流側に向かうにつれて小さくなる。 The turbine scroll passage 37 is divided into a first turbine scroll passage 37a and a second turbine scroll passage 37b by a partition plate 41. In this embodiment, the first turbine scroll passage 37a is located radially inward of the second turbine scroll passage 37b. The first turbine scroll passage 37a communicates with the first exhaust introduction passage 35a. The second turbine scroll passage 37b communicates with the second exhaust introduction passage 35b. The first turbine scroll passage 37a and the second turbine scroll passage 37b are wound radially outwardly with respect to the turbine wheel 17. The first turbine scroll passage 37a and the second turbine scroll passage 37b are wound so as to approach the turbine wheel 17 as they proceed in the rotation direction RD of the turbine wheel 17. The radial width of each turbine scroll passage 37 becomes smaller from the upstream side to the downstream side.

第１タービンスクロール流路３７ａおよび第２タービンスクロール流路３７ｂは、タービン翼車１７の周方向の互いに異なる位置で収容部２９とそれぞれ連通する。第１タービンスクロール流路３７ａは、第１スクロール出口３９ａを介して収容部２９と連通する。第２タービンスクロール流路３７ｂは、第２スクロール出口３９ｂを介して収容部２９と連通する。 The first turbine scroll passage 37a and the second turbine scroll passage 37b are each connected to the accommodation section 29 at different positions in the circumferential direction of the turbine impeller 17. The first turbine scroll passage 37a is connected to the accommodation section 29 via the first scroll outlet 39a. The second turbine scroll passage 37b is connected to the accommodation section 29 via the second scroll outlet 39b.

第１スクロール出口３９ａおよび第２スクロール出口３９ｂは、周方向に沿って形成される。具体的には、第１スクロール出口３９ａは、収容部２９の一側の半周（具体的には、図２中の左側の半周）に亘って収容部２９と連通される。第２スクロール出口３９ｂは、収容部２９の他側の半周（具体的には、図２中の右側の半周）に亘って収容部２９と連通される。第１スクロール出口３９ａおよび第２スクロール出口３９ｂは、タービン翼車１７を挟んで径方向に対向している。 The first scroll outlet 39a and the second scroll outlet 39b are formed along the circumferential direction. Specifically, the first scroll outlet 39a is connected to the storage section 29 over a half circumference on one side of the storage section 29 (specifically, the half circumference on the left side in FIG. 2). The second scroll outlet 39b is connected to the storage section 29 over a half circumference on the other side of the storage section 29 (specifically, the half circumference on the right side in FIG. 2). The first scroll outlet 39a and the second scroll outlet 39b are opposed to each other in the radial direction with the turbine impeller 17 in between.

タービンハウジング５には、第１舌部４３ａと、第２舌部４３ｂとが形成される。なお、以下では、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂを特に区別しない場合、単に舌部４３とも呼ぶ。各舌部４３は、第１タービンスクロール流路３７ａと第２タービンスクロール流路３７ｂとを区画する。また、各舌部４３は、第１スクロール出口３９ａと第２スクロール出口３９ｂとを区画する。 The turbine housing 5 is formed with a first tongue portion 43a and a second tongue portion 43b. In the following, when the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b are not particularly distinguished from each other, they are also simply referred to as tongue portions 43. Each tongue portion 43 separates the first turbine scroll passage 37a and the second turbine scroll passage 37b. Each tongue portion 43 also separates the first scroll outlet 39a and the second scroll outlet 39b.

第１舌部４３ａは、第１タービンスクロール流路３７ａの下流端に面する位置に設けられる。第１舌部４３ａは、仕切板４１の下流側の端部に形成される。第１舌部４３ａは、第１タービンスクロール流路３７ａと第２タービンスクロール流路３７ｂとを区画する。また、第１舌部４３ａは、第１スクロール出口３９ａの下流端と第２スクロール出口３９ｂの上流端とを区画する。 The first tongue portion 43a is provided at a position facing the downstream end of the first turbine scroll passage 37a. The first tongue portion 43a is formed at the downstream end of the partition plate 41. The first tongue portion 43a separates the first turbine scroll passage 37a and the second turbine scroll passage 37b. The first tongue portion 43a also separates the downstream end of the first scroll outlet 39a and the upstream end of the second scroll outlet 39b.

第２舌部４３ｂは、第２タービンスクロール流路３７ｂの下流端に面する位置に設けられる。第２舌部４３ｂは、第２タービンスクロール流路３７ｂと第１タービンスクロール流路３７ａとを区画する。また、第２舌部４３ｂは、第２スクロール出口３９ｂの下流端と第１スクロール出口３９ａの上流端とを区画する。 The second tongue portion 43b is provided at a position facing the downstream end of the second turbine scroll passage 37b. The second tongue portion 43b separates the second turbine scroll passage 37b from the first turbine scroll passage 37a. The second tongue portion 43b also separates the downstream end of the second scroll outlet 39b from the upstream end of the first scroll outlet 39a.

第１舌部４３ａと第２舌部４３ｂとは、タービン翼車１７の周方向に等間隔に配置されている。つまり、第１舌部４３ａの周方向位置は、第２舌部４３ｂの周方向位置に対して、１８０°ずれている。 The first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b are disposed at equal intervals in the circumferential direction of the turbine impeller 17. In other words, the circumferential position of the first tongue portion 43a is shifted by 180° relative to the circumferential position of the second tongue portion 43b.

不図示のエンジンの排気マニホールドは、２以上の複数の分割路を備える。複数の分割路のうちの一部の分割路は、第１排気導入口３３ａに接続される。複数の分割路のうちの他の分割路は、第２排気導入口３３ｂに接続される。不図示のエンジンから排出される排気ガスは、分割路を流通し、第１排気導入口３３ａまたは第２排気導入口３３ｂに導入される。一方の排気導入口３３に排気ガスが導入されるタイミングでは、基本的に、他方の排気導入口３３には排気ガスが導入されない。第１排気導入口３３ａへの排気ガスの導入と、第２排気導入口３３ｂへの排気ガスの導入とが、交互に繰り返される。 The exhaust manifold of the engine (not shown) has two or more divided paths. Some of the divided paths are connected to the first exhaust inlet 33a. Other divided paths are connected to the second exhaust inlet 33b. Exhaust gas discharged from the engine (not shown) flows through the divided paths and is introduced into the first exhaust inlet 33a or the second exhaust inlet 33b. When exhaust gas is introduced into one exhaust inlet 33, basically, exhaust gas is not introduced into the other exhaust inlet 33. The introduction of exhaust gas into the first exhaust inlet 33a and the introduction of exhaust gas into the second exhaust inlet 33b are alternately repeated.

第１排気導入口３３ａへ導入された排気ガスは、第１排気導入路３５ａおよび第１タービンスクロール流路３７ａを通って、第１スクロール出口３９ａから収容部２９に流れる。第２排気導入口３３ｂへ導入された排気ガスは、第２排気導入路３５ｂおよび第２タービンスクロール流路３７ｂを通って、第２スクロール出口３９ｂから収容部２９に流れる。一方のタービンスクロール流路３７に排気ガスが流れるタイミングでは、基本的に、他方のタービンスクロール流路３７には排気ガスが流れない。 The exhaust gas introduced into the first exhaust inlet 33a passes through the first exhaust inlet passage 35a and the first turbine scroll passage 37a, and flows from the first scroll outlet 39a to the accommodation section 29. The exhaust gas introduced into the second exhaust inlet 33b passes through the second exhaust inlet passage 35b and the second turbine scroll passage 37b, and flows from the second scroll outlet 39b to the accommodation section 29. When exhaust gas flows into one turbine scroll passage 37, basically, exhaust gas does not flow into the other turbine scroll passage 37.

上述したように、収容部２９に送られた排気ガスは、流通過程においてタービン翼車１７を回転させる。タービンＴ１では、タービン翼車１７に働く励振力によって生じる翼振動を低減することが重要である。本実施形態のタービンＴ１では、各舌部４３とタービン翼車１７との距離を工夫することによって、タービン翼車１７の翼振動が低減される。 As described above, the exhaust gas sent to the storage section 29 rotates the turbine wheel 17 during the flow process. In the turbine T1, it is important to reduce the blade vibration caused by the exciting force acting on the turbine wheel 17. In the turbine T1 of this embodiment, the blade vibration of the turbine wheel 17 is reduced by adjusting the distance between each tongue portion 43 and the turbine wheel 17.

図３は、図２のＢ－Ｂ断面図（具体的には、第１舌部４３ａを通りタービン翼車１７の回転軸を含む断面における断面図）である。なお、第２舌部４３ｂの形状については、第１舌部４３ａの形状と同様であるので、図示を省略する。 Figure 3 is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 2 (specifically, a cross-sectional view taken along a line passing through the first tongue portion 43a and including the rotation axis of the turbine wheel 17). Note that the shape of the second tongue portion 43b is the same as that of the first tongue portion 43a, and is therefore not shown.

タービン翼車１７は、ハブ１７ａと、複数の翼体１７ｂとを有する。ハブ１７ａは、シャフト１５の左端部と接続されている。ハブ１７ａの外径は、過給機ＴＣの左側に向かうほど小さくなる。ハブ１７ａの外周面に複数の翼体１７ｂが設けられる。複数の翼体１７ｂは、周方向に間隔を空けて設けられる。各翼体１７ｂは、ハブ１７ａの外周面から径方向外側に延びて形成される。翼体１７ｂの外周縁は、リーディングエッジＥ１、トレーリングエッジＥ２および中間縁部Ｅ３を含む。 The turbine impeller 17 has a hub 17a and multiple vanes 17b. The hub 17a is connected to the left end of the shaft 15. The outer diameter of the hub 17a decreases toward the left side of the turbocharger TC. Multiple vanes 17b are provided on the outer peripheral surface of the hub 17a. The multiple vanes 17b are provided at intervals in the circumferential direction. Each vane 17b is formed by extending radially outward from the outer peripheral surface of the hub 17a. The outer peripheral edge of the vane 17b includes a leading edge E1, a trailing edge E2, and an intermediate edge E3.

リーディングエッジＥ１は、翼体１７ｂにおける排気ガスの流れ方向の上流側の縁部である。リーディングエッジＥ１は、翼体１７ｂにおける排気流路３１側の縁部である。リーディングエッジＥ１には、排気流路３１からの排気ガスが流入する。リーディングエッジＥ１は、翼体１７ｂの右端側に形成される。リーディングエッジＥ１は、タービン翼車１７の回転軸と平行に延びている。 The leading edge E1 is the edge of the blade 17b on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas. The leading edge E1 is the edge of the blade 17b on the exhaust flow path 31 side. Exhaust gas from the exhaust flow path 31 flows into the leading edge E1. The leading edge E1 is formed on the right end side of the blade 17b. The leading edge E1 extends parallel to the rotation axis of the turbine impeller 17.

トレーリングエッジＥ２は、翼体１７ｂにおける排気ガスの流れ方向の下流側の縁部である。トレーリングエッジＥ２は、翼体１７ｂにおける排出流路２７側の縁部である。トレーリングエッジＥ２から排出流路２７に向けて排気ガスが流出する。トレーリングエッジＥ２は、翼体１７ｂの左端側に形成される。トレーリングエッジＥ２は、周方向にねじれながら径方向に延びている。 The trailing edge E2 is the edge of the wing body 17b on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas. The trailing edge E2 is the edge of the wing body 17b on the exhaust flow passage 27 side. The exhaust gas flows out from the trailing edge E2 toward the exhaust flow passage 27. The trailing edge E2 is formed on the left end side of the wing body 17b. The trailing edge E2 extends radially while twisting circumferentially.

中間縁部Ｅ３は、リーディングエッジＥ１とトレーリングエッジＥ２の間に亘って形成される。中間縁部Ｅ３は、タービンハウジング５のうち収容部２９を画成するシュラウド部２９ａに沿って延びている。 The intermediate edge E3 is formed between the leading edge E1 and the trailing edge E2. The intermediate edge E3 extends along the shroud portion 29a that defines the accommodation portion 29 of the turbine housing 5.

舌部４３は、タービン翼車１７の翼体１７ｂのリーディングエッジＥ１の径方向外側に配置されている。舌部４３のタービン翼車１７に面する部分（具体的には、リーディングエッジＥ１に面する部分）は、タービン翼車１７の回転軸と平行に延びている。つまり、舌部４３のタービン翼車１７に面する部分は、リーディングエッジＥ１と平行に延びている。舌部４３とタービン翼車１７との距離は、タービン翼車１７の中心軸から舌部４３までの距離と、タービン翼車１７の最大半径との差である。つまり、舌部４３とタービン翼車１７との距離は、翼体１７ｂが舌部４３に最も接近したときの舌部４３とリーディングエッジＥ１との距離である。図３では、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１が示されている。 The tongue portion 43 is disposed radially outward of the leading edge E1 of the blade body 17b of the turbine wheel 17. The portion of the tongue portion 43 facing the turbine wheel 17 (specifically, the portion facing the leading edge E1) extends parallel to the rotation axis of the turbine wheel 17. In other words, the portion of the tongue portion 43 facing the turbine wheel 17 extends parallel to the leading edge E1. The distance between the tongue portion 43 and the turbine wheel 17 is the difference between the distance from the central axis of the turbine wheel 17 to the tongue portion 43 and the maximum radius of the turbine wheel 17. In other words, the distance between the tongue portion 43 and the turbine wheel 17 is the distance between the tongue portion 43 and the leading edge E1 when the blade body 17b is closest to the tongue portion 43. In FIG. 3, the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine wheel 17 is shown.

上記の例では、舌部４３とリーディングエッジＥ１とが平行であり、舌部４３とリーディングエッジＥ１との隙間（具体的には、翼体１７ｂが舌部４３に最も接近したときの隙間）が軸方向位置によらずに一定である。ただし、舌部４３とリーディングエッジＥ１とが平行でなく、舌部４３とリーディングエッジＥ１との隙間が軸方向位置によって異なっていてもよい。その場合、舌部４３とタービン翼車１７との距離は、舌部４３とリーディングエッジＥ１との隙間の平均値であってもよく、舌部４３とリーディングエッジＥ１との隙間の最小値であってもよい。 In the above example, the tongue portion 43 and the leading edge E1 are parallel, and the gap between the tongue portion 43 and the leading edge E1 (specifically, the gap when the blade body 17b is closest to the tongue portion 43) is constant regardless of the axial position. However, the tongue portion 43 and the leading edge E1 may not be parallel, and the gap between the tongue portion 43 and the leading edge E1 may vary depending on the axial position. In that case, the distance between the tongue portion 43 and the turbine impeller 17 may be the average value of the gap between the tongue portion 43 and the leading edge E1, or may be the minimum value of the gap between the tongue portion 43 and the leading edge E1.

図４は、本開示の第１の実施形態のタービンＴ１におけるタービン翼車１７と各舌部４３との位置関係を示す図である。図４に示すように、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１と、第２舌部４３ｂとタービン翼車１７との距離Ｄ２とは、互いに異なる。図４の例では、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１は、第２舌部４３ｂとタービン翼車１７との距離Ｄ２よりも小さい。 Figure 4 is a diagram showing the positional relationship between the turbine wheel 17 and each tongue portion 43 in the turbine T1 of the first embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 4, the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine wheel 17 and the distance D2 between the second tongue portion 43b and the turbine wheel 17 are different from each other. In the example of Figure 4, the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine wheel 17 is smaller than the distance D2 between the second tongue portion 43b and the turbine wheel 17.

ここで、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂが、同形状で、タービン翼車１７の周方向に等間隔に設けられる場合、タービン翼車１７の各翼体１７ｂは、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂと一定周期で対向する。このとき、各翼体１７ｂには、第１タービンスクロール流路３７ａまたは第２タービンスクロール流路３７ｂを通過した排気ガスが衝突する。つまり、各翼体１７ｂには、一定周期で排気ガスが衝突する。各翼体１７ｂに一定周期で排気ガスが衝突すると、タービン翼車１７の回転数の２倍の周波数を有する励振力がタービン翼車１７に働き、翼振動が増大する場合がある。 Here, when the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b are of the same shape and are provided at equal intervals in the circumferential direction of the turbine wheel 17, each blade 17b of the turbine wheel 17 faces the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b at a constant period. At this time, the exhaust gas that has passed through the first turbine scroll passage 37a or the second turbine scroll passage 37b collides with each blade 17b. In other words, the exhaust gas collides with each blade 17b at a constant period. When the exhaust gas collides with each blade 17b at a constant period, an excitation force having a frequency twice the rotation speed of the turbine wheel 17 acts on the turbine wheel 17, and blade vibration may increase.

本実施形態では、上述したように、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１と、第２舌部４３ｂとタービン翼車１７との距離Ｄ２とは、互いに異なる。舌部４３とタービン翼車１７との距離が大きいほど、当該舌部４３と対向する翼体１７ｂに排気ガスが衝突する際の衝撃が小さくなる。ゆえに、各翼体１７ｂが第１舌部４３ａと対向する際に排気ガスから受ける衝撃の大きさと、各翼体１７ｂが第２舌部４３ｂと対向する際に排気ガスから受ける衝撃の大きさとが、互いに異なる。これにより、各翼体１７ｂが舌部４３と対向する周期と、各翼体１７ｂが同一の大きさの衝撃を受ける周期とを異ならせることができる。その結果、タービン翼車１７の回転数の２倍の周波数を有する励振力が抑制され、翼振動が低減される。 In this embodiment, as described above, the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine wheel 17 and the distance D2 between the second tongue portion 43b and the turbine wheel 17 are different from each other. The greater the distance between the tongue portion 43 and the turbine wheel 17, the smaller the impact when the exhaust gas collides with the blade body 17b facing the tongue portion 43. Therefore, the magnitude of the impact that each blade body 17b receives from the exhaust gas when facing the first tongue portion 43a is different from the magnitude of the impact that each blade body 17b receives from the exhaust gas when facing the second tongue portion 43b. This makes it possible to make the period in which each blade body 17b faces the tongue portion 43 different from the period in which each blade body 17b receives an impact of the same magnitude. As a result, the excitation force having a frequency twice the rotation speed of the turbine wheel 17 is suppressed, and the blade vibration is reduced.

上述したように、一方のタービンスクロール流路３７に排気ガスが流れるタイミングでは、基本的に、他方のタービンスクロール流路３７には排気ガスが流れない。ゆえに、第１タービンスクロール流路３７ａと第２タービンスクロール流路３７ｂとの間で圧力差が生じ、２つのタービンスクロール流路３７間での排気ガスの漏れ流れが生じる。上記の漏れ流れでは、排気ガスが、一方のタービンスクロール流路３７から他方のタービンスクロール流路３７へ、舌部４３の近傍を通って漏れ流れる。排気ガスの漏れ流れは、タービンＴ１の性能および過給機ＴＣと接続されるエンジンの性能を低下させる要因となる。 As described above, when exhaust gas flows through one turbine scroll passage 37, basically, exhaust gas does not flow through the other turbine scroll passage 37. Therefore, a pressure difference occurs between the first turbine scroll passage 37a and the second turbine scroll passage 37b, and exhaust gas leaks between the two turbine scroll passages 37. In the above-mentioned leakage flow, exhaust gas leaks from one turbine scroll passage 37 to the other turbine scroll passage 37 through the vicinity of the tongue portion 43. The leakage flow of exhaust gas is a factor that reduces the performance of the turbine T1 and the performance of the engine connected to the turbocharger TC.

ここで、舌部４３とタービン翼車１７との距離が大きいほど、排気ガスの漏れ流れが生じやすくなる。図４の例では、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１は、第２舌部４３ｂとタービン翼車１７との距離Ｄ２よりも小さい。ゆえに、第１タービンスクロール流路３７ａに排気ガスが流れる際に、第１タービンスクロール流路３７ａから第２タービンスクロール流路３７ｂへ第１舌部４３ａの近傍を通って排気ガスが漏れ流れることが抑制される。 Here, the greater the distance between the tongue portion 43 and the turbine wheel 17, the more likely it is that exhaust gas will leak. In the example of FIG. 4, the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine wheel 17 is smaller than the distance D2 between the second tongue portion 43b and the turbine wheel 17. Therefore, when exhaust gas flows into the first turbine scroll passage 37a, the exhaust gas is prevented from leaking from the first turbine scroll passage 37a to the second turbine scroll passage 37b through the vicinity of the first tongue portion 43a.

なお、図４の例と異なり、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１が、第２舌部４３ｂとタービン翼車１７との距離Ｄ２よりも大きくてもよい。その場合、第２タービンスクロール流路３７ｂに排気ガスが流れる際に、第２タービンスクロール流路３７ｂから第１タービンスクロール流路３７ａへ第２舌部４３ｂの近傍を通って排気ガスが漏れ流れることが抑制される。 Unlike the example of FIG. 4, the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine wheel 17 may be greater than the distance D2 between the second tongue portion 43b and the turbine wheel 17. In that case, when exhaust gas flows into the second turbine scroll passage 37b, the exhaust gas is prevented from leaking from the second turbine scroll passage 37b to the first turbine scroll passage 37a through the vicinity of the second tongue portion 43b.

ただし、タービンＴ１では、上述したように、第１タービンスクロール流路３７ａは、第２タービンスクロール流路３７ｂよりも径方向内側に位置する。ゆえに、第１排気導入路３５ａが第２排気導入路３５ｂよりも短いため、第１排気導入路３５ａでの圧力損失が小さくなり、第１タービンスクロール流路３７ａにおける圧力が高くなるので、第１タービンスクロール流路３７ａから第２タービンスクロール流路３７ｂへ第１舌部４３ａの近傍を通って排気ガスが漏れ流れやすい。また、第１タービンスクロール流路３７ａにおける圧力が高いので、翼体１７ｂが第２舌部４３ｂと対向する際に排気ガスから受ける衝撃が大きくなりやすい。よって、タービン翼車１７の翼振動の低減と、排気ガスの漏れ流れの抑制とを両立する観点では、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離Ｄ１は、第２舌部４３ｂとタービン翼車１７との距離Ｄ２よりも小さいことが好ましい。 However, in the turbine T1, as described above, the first turbine scroll passage 37a is located radially inward of the second turbine scroll passage 37b. Therefore, since the first exhaust introduction passage 35a is shorter than the second exhaust introduction passage 35b, the pressure loss in the first exhaust introduction passage 35a is reduced, and the pressure in the first turbine scroll passage 37a is increased, so that the exhaust gas is likely to leak from the first turbine scroll passage 37a to the second turbine scroll passage 37b through the vicinity of the first tongue portion 43a. In addition, since the pressure in the first turbine scroll passage 37a is high, the impact from the exhaust gas when the blade body 17b faces the second tongue portion 43b is likely to be large. Therefore, from the viewpoint of achieving both the reduction of the blade vibration of the turbine impeller 17 and the suppression of the leakage flow of the exhaust gas, it is preferable that the distance D1 between the first tongue portion 43a and the turbine impeller 17 is smaller than the distance D2 between the second tongue portion 43b and the turbine impeller 17.

上記では、タービン翼車１７がラジアル式（つまり、リーディングエッジＥ１がタービン翼車１７の回転軸と平行に延びているタイプ）である例を説明したが、リーディングエッジＥ１の形状は上記の例に限定されない。例えば、タービン翼車１７は斜流式（つまり、リーディングエッジＥ１が排出流路２７側に向かうにつれて径方向外側に傾斜するタイプ）であってもよい。また、タービン翼車１７が斜流式である場合、舌部４３のタービン翼車１７に面する部分は、リーディングエッジＥ１に沿って延びていてもよい。つまり、舌部４３のタービン翼車１７に面する部分は、排出流路２７側に向かうにつれて径方向外側に傾斜してもよい。 Although an example in which the turbine wheel 17 is of the radial type (i.e., a type in which the leading edge E1 extends parallel to the rotation axis of the turbine wheel 17) has been described above, the shape of the leading edge E1 is not limited to the above example. For example, the turbine wheel 17 may be of the mixed-flow type (i.e., a type in which the leading edge E1 is inclined radially outward as it approaches the discharge flow passage 27). In addition, when the turbine wheel 17 is of the mixed-flow type, the portion of the tongue 43 facing the turbine wheel 17 may extend along the leading edge E1. In other words, the portion of the tongue 43 facing the turbine wheel 17 may be inclined radially outward as it approaches the discharge flow passage 27.

図５は、本開示の第２の実施形態のタービンＴ２における図２の断面図と対応する断面図である。第２の実施形態のタービンＴ２では、第１の実施形態のタービンＴ１と比較して、第１舌部４３ａと第２舌部４３ｂとがタービン翼車１７の周方向に不等間隔に配置される点が異なる。つまり、第１舌部４３ａの周方向位置は、第２舌部４３ｂの周方向位置に対して、１８０°と異なる角度でずれている。 Figure 5 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view of Figure 2 of a turbine T2 of a second embodiment of the present disclosure. The turbine T2 of the second embodiment differs from the turbine T1 of the first embodiment in that the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b are arranged at unequal intervals in the circumferential direction of the turbine wheel 17. In other words, the circumferential position of the first tongue portion 43a is offset from the circumferential position of the second tongue portion 43b by an angle other than 180°.

図５の例では、第１舌部４３ａは、図２の例と比較して、タービン翼車１７の回転方向ＲＤに所定角度進んだ位置に設けられている。ゆえに、第１スクロール出口３９ａの周方向の長さが、第２スクロール出口３９ｂの周方向の長さよりも長くなっている。なお、図５の例と異なり、第１スクロール出口３９ａの周方向の長さが、第２スクロール出口３９ｂの周方向の長さよりも短くなっていてもよい。 In the example of FIG. 5, the first tongue portion 43a is provided at a position advanced by a predetermined angle in the rotation direction RD of the turbine impeller 17 compared to the example of FIG. 2. Therefore, the circumferential length of the first scroll outlet 39a is longer than the circumferential length of the second scroll outlet 39b. Note that, unlike the example of FIG. 5, the circumferential length of the first scroll outlet 39a may be shorter than the circumferential length of the second scroll outlet 39b.

本実施形態では、上述したように、第１舌部４３ａと第２舌部４３ｂとが、タービン翼車１７の周方向に不等間隔に配置される。これにより、タービン翼車１７の各翼体１７ｂが各舌部４３と対向するタイミングの周期性を崩すことができる。ゆえに、各翼体１７ｂに排気ガスが衝突するタイミングの周期性を崩すことができる。その結果、タービン翼車１７の回転数の２倍の周波数を有する励振力がより抑制され、翼振動がより低減される。 In this embodiment, as described above, the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b are arranged at unequal intervals in the circumferential direction of the turbine impeller 17. This disrupts the periodicity of the timing at which each blade body 17b of the turbine impeller 17 faces each tongue portion 43. Therefore, it is possible to disrupt the periodicity of the timing at which the exhaust gas collides with each blade body 17b. As a result, the excitation force having a frequency twice the rotation speed of the turbine impeller 17 is further suppressed, and blade vibration is further reduced.

図６は、本開示の第３の実施形態のタービンＴ３における図３の断面図と対応する断面図である。第３の実施形態のタービンＴ３では、第１舌部４３ａの形状が、第１の実施形態のタービンＴ１における第１舌部４３ａの形状とは異なる。ただし、第３の実施形態のタービンＴ３では、第２舌部４３ｂの形状は、第１の実施形態のタービンＴ１における第２舌部４３ｂの形状と同様である。つまり、第３の実施形態のタービンＴ３では、第１舌部４３ａの形状と第２舌部４３ｂの形状とが互いに異なる。 Figure 6 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view of Figure 3 of a turbine T3 of a third embodiment of the present disclosure. In the turbine T3 of the third embodiment, the shape of the first tongue portion 43a is different from the shape of the first tongue portion 43a in the turbine T1 of the first embodiment. However, in the turbine T3 of the third embodiment, the shape of the second tongue portion 43b is similar to the shape of the second tongue portion 43b in the turbine T1 of the first embodiment. In other words, in the turbine T3 of the third embodiment, the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b are different from each other.

図６では、第１舌部４３ａのタービン翼車１７に面する部分（具体的には、リーディングエッジＥ１に面する部分）のうち、タービン翼車１７の回転軸方向の中央部Ｐ１と、当該回転軸方向の両端部Ｐ２、Ｐ３との形状が示されている。なお、以下では、タービン翼車１７の回転軸方向を単に回転軸方向とも呼ぶ。 Figure 6 shows the shape of the central portion P1 in the direction of the rotation axis of the turbine wheel 17 and both ends P2 and P3 in the direction of the rotation axis of the first tongue portion 43a that faces the turbine wheel 17 (specifically, the portion that faces the leading edge E1). Note that hereinafter, the direction of the rotation axis of the turbine wheel 17 will also be simply referred to as the rotation axis direction.

端部Ｐ２は、第１舌部４３ａのタービン翼車１７に面する部分のうち排出流路２７側の端部（つまり、左端部）である。端部Ｐ２の軸方向位置は、リーディングエッジＥ１の左端部の軸方向位置と一致する。端部Ｐ３は、第１舌部４３ａのタービン翼車１７に面する部分のうち排出流路２７側と逆側の端部（つまり、右端部）である。端部Ｐ３の軸方向位置は、リーディングエッジＥ１の右端部の軸方向位置と一致する。中央部Ｐ１は、第１舌部４３ａのタービン翼車１７に面する部分のうち端部Ｐ２と端部Ｐ３との間の部分である。中央部Ｐ１の軸方向位置は、リーディングエッジＥ１の中央部の軸方向位置と一致する。 The end P2 is the end (i.e., the left end) of the portion of the first tongue 43a facing the turbine wheel 17 on the discharge flow passage 27 side. The axial position of the end P2 coincides with the axial position of the left end of the leading edge E1. The end P3 is the end (i.e., the right end) of the portion of the first tongue 43a facing the turbine wheel 17 on the opposite side to the discharge flow passage 27 side. The axial position of the end P3 coincides with the axial position of the right end of the leading edge E1. The central portion P1 is the portion between the end P2 and the end P3 of the portion of the first tongue 43a facing the turbine wheel 17. The axial position of the central portion P1 coincides with the axial position of the central portion of the leading edge E1.

第１舌部４３ａのタービン翼車１７に面する部分において、回転軸方向の両端部Ｐ２、Ｐ３は、回転軸方向の中央部Ｐ１に対してタービン翼車１７の径方向外側に窪んでいる。中央部Ｐ１は、タービン翼車１７の回転軸と平行に延びている。翼体１７ｂが第１舌部４３ａに最も接近したときに、両端部Ｐ２、Ｐ３とリーディングエッジＥ１との距離（隙間）は、中央部Ｐ１とリーディングエッジＥ１との距離（隙間）よりも大きくなっている。つまり、第１舌部４３ａは、中央部Ｐ１において、タービン翼車１７と最も接近する。なお、図６の例では、各端部Ｐ２、Ｐ３と中央部Ｐ１との接続部分が湾曲している。ただし、各端部Ｐ２、Ｐ３と中央部Ｐ１との接続部分は屈曲していてもよい。 In the portion of the first tongue portion 43a facing the turbine wheel 17, both ends P2 and P3 in the rotation axis direction are recessed radially outward of the turbine wheel 17 with respect to the center portion P1 in the rotation axis direction. The center portion P1 extends parallel to the rotation axis of the turbine wheel 17. When the blade body 17b is closest to the first tongue portion 43a, the distance (gap) between both ends P2 and P3 and the leading edge E1 is greater than the distance (gap) between the center portion P1 and the leading edge E1. In other words, the first tongue portion 43a is closest to the turbine wheel 17 at the center portion P1. In the example of FIG. 6, the connection portions between each end portion P2, P3 and the center portion P1 are curved. However, the connection portions between each end portion P2, P3 and the center portion P1 may be bent.

ここで、タービンスクロール流路３７内の排気ガスの流れでは、壁面近傍で境界層が生じ流速が小さくなる。タービンスクロール流路３７のうち収容部２９と接続される部分の内周側には、スクロール出口３９が形成されるので壁面が存在しない。ゆえに、タービンスクロール流路３７のうち収容部２９と接続される部分では、排気ガスの流速の周方向の成分が、回転軸方向の端側と比べて回転軸方向の中央側で大きくなる。よって、第１舌部４３ａとタービン翼車１７との距離が仮に回転軸方向の位置によらず一定である場合には、第１舌部４３ａの中央部Ｐ１の近傍で排気ガスの漏れ流れが生じやすくなる。 Here, in the flow of exhaust gas in the turbine scroll passage 37, a boundary layer is formed near the wall surface, and the flow velocity becomes small. The scroll outlet 39 is formed on the inner circumferential side of the portion of the turbine scroll passage 37 connected to the accommodation section 29, so there is no wall surface. Therefore, in the portion of the turbine scroll passage 37 connected to the accommodation section 29, the circumferential component of the flow velocity of the exhaust gas is larger at the center side in the rotational axis direction than at the end side in the rotational axis direction. Therefore, if the distance between the first tongue portion 43a and the turbine impeller 17 is constant regardless of the position in the rotational axis direction, exhaust gas leakage is likely to occur near the center portion P1 of the first tongue portion 43a.

上記のように、第１舌部４３ａの両端部Ｐ２、Ｐ３は、第１舌部４３ａの中央部Ｐ１に対してタービン翼車１７の径方向外側に窪んでいる。これにより、第１舌部４３ａの中央部Ｐ１が、他の部分よりもタービン翼車１７に接近する。ゆえに、タービンスクロール流路３７内で排気ガスの流速の周方向の成分が大きくなる回転軸方向の中央側において、第１舌部４３ａをタービン翼車１７に極力接近させ、一方で、タービンスクロール流路３７内で排気ガスの流速の周方向の成分が小さくなる回転軸方向の端側において、第１舌部４３ａをタービン翼車１７から離隔させることができる。よって、例えば、第１舌部４３ａ全体を回転軸方向の位置によらずに一律にタービン翼車１７に接近させた場合と比べて、タービン翼車１７の翼振動の低減と、排気ガスの漏れ流れの抑制とが両立される。 As described above, both ends P2, P3 of the first tongue portion 43a are recessed radially outward of the turbine wheel 17 with respect to the center P1 of the first tongue portion 43a. As a result, the center P1 of the first tongue portion 43a is closer to the turbine wheel 17 than other portions. Therefore, the first tongue portion 43a can be brought as close as possible to the turbine wheel 17 at the center side in the rotation axis direction where the circumferential component of the flow velocity of the exhaust gas in the turbine scroll passage 37 becomes large, while the first tongue portion 43a can be separated from the turbine wheel 17 at the end side in the rotation axis direction where the circumferential component of the flow velocity of the exhaust gas in the turbine scroll passage 37 becomes small. Therefore, for example, compared to the case where the entire first tongue portion 43a is brought uniformly close to the turbine wheel 17 regardless of the position in the rotation axis direction, both reduction in blade vibration of the turbine wheel 17 and suppression of leakage flow of exhaust gas are achieved.

ここで、第１舌部４３ａの中央部Ｐ１の回転軸方向の長さＬ１が長いほど、排気ガスの漏れ流れを抑制する効果が高まる。一方、第１舌部４３ａの端部Ｐ２の回転軸方向の長さＬ２、および、第１舌部４３ａの端部Ｐ３の回転軸方向の長さＬ３の合計が長いほど、タービン翼車１７の翼振動を低減する効果が高まる。ゆえに、長さＬ２および長さＬ３の合計よりも長さＬ１が長い場合、排気ガスの漏れ流れが効果的に抑制される。一方、長さＬ１よりも長さＬ２および長さＬ３の合計が長い場合、タービン翼車１７の翼振動が効果的に抑制される。ただし、長さＬ１と、長さＬ２および長さＬ３の合計とは、略一致していてもよい。 Here, the longer the length L1 in the rotational axis direction of the center part P1 of the first tongue part 43a, the greater the effect of suppressing the leakage flow of the exhaust gas. On the other hand, the longer the sum of the length L2 in the rotational axis direction of the end part P2 of the first tongue part 43a and the length L3 in the rotational axis direction of the end part P3 of the first tongue part 43a, the greater the effect of reducing the blade vibration of the turbine impeller 17. Therefore, when the length L1 is longer than the sum of the lengths L2 and L3, the leakage flow of the exhaust gas is effectively suppressed. On the other hand, when the sum of the lengths L2 and L3 is longer than the length L1, the blade vibration of the turbine impeller 17 is effectively suppressed. However, the length L1 and the sum of the lengths L2 and L3 may be approximately the same.

図６の例では、端部Ｐ２の回転軸方向の長さＬ２と、端部Ｐ３の回転軸方向の長さＬ３とが略一致しているが、長さＬ２と長さＬ３との大小関係は、この例に限定されない。 In the example of FIG. 6, the length L2 of end P2 in the rotational axis direction and the length L3 of end P3 in the rotational axis direction are approximately the same, but the relationship between length L2 and length L3 is not limited to this example.

例えば、長さＬ２は長さＬ３よりも長くてもよい。この場合、リーディングエッジＥ１のシュラウド側（シュラウド部２９ａ側）において、リーディングエッジＥ１と第１舌部４３ａとの距離が大きい領域が広くなるので、リーディングエッジＥ１のうちシュラウド側の部分に働く励振力が小さくなる。そのため、この部分で振動変位が大きくなる振動モードに対して、振動応答を抑制できる。 For example, length L2 may be longer than length L3. In this case, the area where the distance between the leading edge E1 and the first tongue portion 43a is large on the shroud side (shroud portion 29a side) of the leading edge E1 becomes wider, so the excitation force acting on the shroud side portion of the leading edge E1 becomes smaller. Therefore, the vibration response can be suppressed for vibration modes in which the vibration displacement is large in this portion.

例えば、長さＬ３は長さＬ２よりも長くてもよい。ここで、リーディングエッジＥ１のハブ側（つまり、シュラウド側と逆側）の部分の付近で剥離渦が生じることがあるが、この剥離渦はリーディングエッジＥ１のシュラウド側の部分の付近での流れ場を変動させ、この部分で振動変位が大きくなる振動モードに対して励振源となることがある。長さＬ３が長さＬ２よりも長い場合、リーディングエッジＥ１のハブ側において、リーディングエッジＥ１と第１舌部４３ａとの距離が大きい領域が広くなるので、リーディングエッジＥ１のハブ側の部分での流れ場の変動が小さくなり、剥離渦の変動も小さくなる。そのため、リーディングエッジＥ１のシュラウド側の部分で振動変位が大きくなる振動モードに対して振動応答を抑制できる場合がある。 For example, length L3 may be longer than length L2. Here, a separation vortex may occur near the hub side (i.e., the side opposite the shroud side) of the leading edge E1, and this separation vortex may fluctuate the flow field near the shroud side of the leading edge E1 and become an excitation source for a vibration mode in which the vibration displacement becomes large in this part. When length L3 is longer than length L2, the area where the distance between the leading edge E1 and the first tongue portion 43a is large becomes wider on the hub side of the leading edge E1, so the fluctuation of the flow field in the hub side part of the leading edge E1 becomes smaller, and the fluctuation of the separation vortex also becomes smaller. Therefore, it may be possible to suppress the vibration response to a vibration mode in which the vibration displacement becomes large in the shroud side part of the leading edge E1.

本実施形態では、上述したように、第１舌部４３ａの形状と第２舌部４３ｂの形状とが互いに異なる。これにより、各翼体１７ｂが第１舌部４３ａと対向する際に排気ガスから受ける衝撃の大きさと、各翼体１７ｂが第２舌部４３ｂと対向する際に排気ガスから受ける衝撃の大きさとの差が、より大きくなる。これにより、各翼体１７ｂが舌部４３と対向する周期と、各翼体１７ｂが同一の大きさの衝撃を受ける周期とをより異ならせやすくすることができる。その結果、タービン翼車１７の回転数の２倍の周波数を有する励振力がより抑制され、翼振動がより低減される。特に、第１舌部４３ａの両端部Ｐ２、Ｐ３が、第１舌部４３ａの中央部Ｐ１に対してタービン翼車１７の径方向外側に窪んでいるので、タービン翼車１７の翼振動の低減と、排気ガスの漏れ流れの抑制とを両立する効果も奏される。 In this embodiment, as described above, the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b are different from each other. This increases the difference between the magnitude of the impact that each blade 17b receives from the exhaust gas when it faces the first tongue portion 43a and the magnitude of the impact that each blade 17b receives from the exhaust gas when it faces the second tongue portion 43b. This makes it easier to make the period in which each blade 17b faces the tongue portion 43 different from the period in which each blade 17b receives the same magnitude of impact. As a result, the excitation force having a frequency twice the rotation speed of the turbine wheel 17 is more suppressed, and the blade vibration is further reduced. In particular, since both ends P2 and P3 of the first tongue portion 43a are recessed radially outward of the turbine wheel 17 with respect to the center portion P1 of the first tongue portion 43a, the effect of achieving both the reduction of the blade vibration of the turbine wheel 17 and the suppression of the leakage flow of exhaust gas is also achieved.

上記では、第１舌部４３ａにおいて、両端部Ｐ２、Ｐ３が中央部Ｐ１に対して径方向外側に窪んでいる例を説明したが、端部Ｐ２、Ｐ３の一方のみが中央部Ｐ１に対して径方向外側に窪んでいてもよい。例えば、端部Ｐ２、Ｐ３のうち左側の端部Ｐ２のみが中央部Ｐ１に対して径方向外側に窪んでいてもよい。例えば、端部Ｐ２、Ｐ３のうち右側の端部Ｐ３のみが中央部Ｐ１に対して径方向外側に窪んでいてもよい。これらの場合にも、上記と同様の効果が奏される。ただし、タービン翼車１７の翼振動の低減と、排気ガスの漏れ流れの抑制とを効果的に両立する観点では、両端部Ｐ２、Ｐ３が中央部Ｐ１に対して径方向外側に窪んでいることが好ましい。 In the above, an example in which both ends P2 and P3 of the first tongue portion 43a are recessed radially outward from the central portion P1 has been described, but only one of the ends P2 and P3 may be recessed radially outward from the central portion P1. For example, only the left end P2 of the ends P2 and P3 may be recessed radially outward from the central portion P1. For example, only the right end P3 of the ends P2 and P3 may be recessed radially outward from the central portion P1. In these cases, the same effect as above is achieved. However, from the viewpoint of effectively achieving both reduction of blade vibration of the turbine impeller 17 and suppression of exhaust gas leakage flow, it is preferable that both ends P2 and P3 are recessed radially outward from the central portion P1.

上記では、中央部Ｐ１のいずれの部分も両端部Ｐ２、Ｐ３に対して径方向内側に位置している。ただし、中央部Ｐ１の一部が端部Ｐ２または端部Ｐ３に対して径方向外側に位置していてもよい。 In the above, all parts of the central portion P1 are located radially inward relative to both ends P2 and P3. However, a part of the central portion P1 may be located radially outward relative to the end P2 or end P3.

上記では、タービン翼車１７の回転軸を含む断面において、第１舌部４３ａの形状と第２舌部４３ｂの形状とが互いに異なっている。ただし、タービン翼車１７の回転軸に交差する断面において、第１舌部４３ａの形状と第２舌部４３ｂの形状とが互いに異なっていてもよい。 In the above, the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b are different from each other in a cross section including the rotation axis of the turbine impeller 17. However, the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b may be different from each other in a cross section intersecting the rotation axis of the turbine impeller 17.

上記では、タービン翼車１７がラジアル式である例を説明した。ただし、リーディングエッジＥ１の形状は、上述したように、斜流式であってもよい。その場合、第１舌部４３ａの中央部Ｐ１は、リーディングエッジＥ１に沿って延びていてもよい。つまり、中央部Ｐ１は、排出流路２７側に向かうにつれて径方向外側に傾斜してもよい。 The above describes an example in which the turbine impeller 17 is of the radial type. However, as described above, the shape of the leading edge E1 may be of the mixed flow type. In that case, the central portion P1 of the first tongue portion 43a may extend along the leading edge E1. In other words, the central portion P1 may be inclined radially outward as it moves toward the exhaust flow passage 27.

上記では、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂのうち、第１舌部４３ａの形状のみが、第１の実施形態のタービンＴ１における第１舌部４３ａの形状と異なる。ただし、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂのうち、第２舌部４３ｂの形状のみが、第１の実施形態のタービンＴ１における第２舌部４３ｂの形状と異なっていてもよい。その場合、例えば、第２舌部４３ｂのタービン翼車１７に面する部分において、回転軸方向の少なくとも一方の端部が、回転軸方向の中央部に対して径方向外側に窪んでいてもよい。なお、第１舌部４３ａの形状、および、第２舌部４３ｂの形状の双方が、第１の実施形態のタービンＴ１における形状と異なっていてもよい。例えば、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂの双方のタービン翼車１７に面する部分において、回転軸方向の少なくとも一方の端部が、回転軸方向の中央部に対して径方向外側に窪んでいてもよい。 In the above, of the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b, only the shape of the first tongue portion 43a is different from the shape of the first tongue portion 43a in the turbine T1 of the first embodiment. However, of the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b, only the shape of the second tongue portion 43b may be different from the shape of the second tongue portion 43b in the turbine T1 of the first embodiment. In that case, for example, in the portion of the second tongue portion 43b facing the turbine impeller 17, at least one end in the rotation axis direction may be recessed radially outward from the center in the rotation axis direction. Note that both the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b may be different from the shape in the turbine T1 of the first embodiment. For example, in the portion of both the first tongue portion 43a and the second tongue portion 43b facing the turbine impeller 17, at least one end in the rotation axis direction may be recessed radially outward from the center in the rotation axis direction.

上記では、第１の実施形態のタービンＴ１に対して、第１舌部４３ａの形状と第２舌部４３ｂの形状とを互いに異ならせた第３の実施形態のタービンＴ３を説明した。ただし、第２の実施形態のタービンＴ２に対して、第１舌部４３ａの形状と第２舌部４３ｂの形状とを互いに異ならせてもよい。 The above describes the turbine T3 of the third embodiment, in which the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b are different from each other compared to the turbine T1 of the first embodiment. However, the shape of the first tongue portion 43a and the shape of the second tongue portion 43b may be different from each other compared to the turbine T2 of the second embodiment.

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示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開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the attached drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified or revised examples within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.

上記では、タービンＴ１、Ｔ２、Ｔ３が過給機ＴＣに搭載される例を説明したが、タービンＴ１、Ｔ２、Ｔ３は、過給機ＴＣ以外の装置（例えば、発電機等）に搭載されてもよい。 In the above, an example has been described in which the turbines T1, T2, and T3 are mounted on a turbocharger TC, but the turbines T1, T2, and T3 may also be mounted on a device other than the turbocharger TC (e.g., a generator, etc.).

上記では、第１排気導入口３３ａ、第１排気導入路３５ａおよび第１タービンスクロール流路３７ａと、第２排気導入口３３ｂ、第２排気導入路３５ｂおよび第２タービンスクロール流路３７ｂとが径方向に並んで形成される例を説明したが、排気流路３１における各構成要素間の位置関係は、この例に限定されない。例えば、第１排気導入口３３ａ、第１排気導入路３５ａおよび第１タービンスクロール流路３７ａと、第２排気導入口３３ｂ、第２排気導入路３５ｂおよび第２タービンスクロール流路３７ｂとが、部分的に軸方向に並んで形成されていてもよい。 In the above, an example was described in which the first exhaust inlet 33a, the first exhaust inlet passage 35a, and the first turbine scroll passage 37a, and the second exhaust inlet 33b, the second exhaust inlet passage 35b, and the second turbine scroll passage 37b are arranged radially side by side, but the positional relationship between the components in the exhaust passage 31 is not limited to this example. For example, the first exhaust inlet 33a, the first exhaust inlet passage 35a, and the first turbine scroll passage 37a, and the second exhaust inlet 33b, the second exhaust inlet passage 35b, and the second turbine scroll passage 37b may be arranged partially in the axial direction.

本開示は、タービンおよび過給機に利用することができる。 This disclosure can be used in turbines and turbochargers.

１７タービン翼車
２９収容部
３７タービンスクロール流路
３７ａ第１タービンスクロール流路
３７ｂ第２タービンスクロール流路
４３舌部
４３ａ第１舌部
４３ｂ第２舌部
Ｄ１距離
Ｄ２距離
Ｔ１タービン
Ｔ２タービン
Ｔ３タービン
ＴＣ過給機 17 Turbine impeller 29 Housing 37 Turbine scroll passage 37a First turbine scroll passage 37b Second turbine scroll passage 43 Tongue portion 43a First tongue portion 43b Second tongue portion D1 Distance D2 Distance T1 Turbine T2 Turbine T3 Turbine TC Turbocharger

Claims

a housing portion that houses a turbine wheel;
a first turbine scroll passage wound radially outwardly around the turbine wheel and communicating with the housing;
a second turbine scroll passage that is wound radially outwardly around the turbine wheel and communicates with the accommodation portion at a position in a circumferential direction of the turbine wheel that is different from a position at which the accommodation portion communicates with the first turbine scroll passage;
a first tongue portion provided at a position facing a downstream end of the first turbine scroll passage and separating the first turbine scroll passage and the second turbine scroll passage;
a second tongue portion provided at a position facing a downstream end of the second turbine scroll passage, separating the second turbine scroll passage from the first turbine scroll passage, and a distance between the second turbine scroll passage and the turbine wheel being different from a distance between the first tongue portion and the turbine wheel;
Equipped with
In a cross section including a rotation axis of the turbine wheel, a shape of a portion of the first tongue portion facing the turbine wheel and a shape of a portion of the second tongue portion facing the turbine wheel are different from each other.
Turbine.

The first tongue portion and the second tongue portion are arranged at unequal intervals in a circumferential direction of the turbine wheel.
The turbine of claim 1 .

the first turbine scroll passage is located radially inward of the second turbine scroll passage,
a distance between the first tongue portion and the turbine wheel is smaller than a distance between the second tongue portion and the turbine wheel;
A turbine according to claim 1 or 2 .

A turbocharger comprising the turbine according to any one of claims 1 to 3 .