JPH01227803A

JPH01227803A - 可変容量タービン

Info

Publication number: JPH01227803A
Application number: JP63054333A
Authority: JP
Inventors: Shunji Yano; 俊二矢野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1989-09-12
Also published as: DE3907504C2; DE3907504A1; US5092126A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明は、所謂ツインスクロール方式の可変容量タービ
ンに関し、特にエンジンの運転状況に応じて排気容量を
可変とするターボチャージャの排気タービンとして使用
するのに適した可変容量ラジアルタービンに関する。

〈従来の技術〉この種のツインスクロール方式の可変容量タービンは、
タービンホイールの外周に沿って郭成される環状のスク
ロール通路の全周を仕切壁で２分割し、エンジン負荷及
びエンジン回転数に応じて通路を切替えて所謂Ａ／Ｒ値
を可変とする構造となっている（特開昭５９−１２２７
２６Ｍ公報参照）。

ところが、一般に高速用スクロール通路をその入口に設
【ノられだ開閉弁で全開または全開状態に開閉してスク
ロール通路の断面積を低速型または高速型に切替えるだ
けであるので、可変領域を十分広くとることができず、
また切替時にタービンホイールに供給する排気容量が急
激に変化することにより衝撃が発生する等の問題があっ
た。

〈発明が解決しようとする課題〉そこで、本発明の目的は、可変音ω範囲を十分に拡大す
ることができ、かつ通路の切替時に於ける容量の急激な
変化に伴う衝撃を緩和して円滑な作動を確保し得るツイ
ンスクロール方式の可変容量タービンを提供することに
ある。

［発明の構成］〈課題を解決するための手段〉上述の目的は、本発明によれば、タービンホイールの外
周に沿って仕切壁を介して並列に郭成される環状の第１
スクロール通路と第２スクロール通路とを備える可変容
量タービンであって、前記第１スクロール通路または前
記第２スクロール通路のいずれか一方について、前記タ
ービンホイール外周より外側の或る円周上に複数の弧状
ベーンからなる可変ノズルが環状に配設されていること
を特徴とする可変容量タービンを提供することにより達
成される。

〈作用〉このようにすれば、可変ノズルを設けて容量を可変とし
た一方のスクロール通路と他方の容量固定型のスクロー
ル通路とを適当に組み合せることにより、タービンホイ
ールに供給される流体の可変容量範囲を拡大できると共
に、スクロール通路の切替時に於ける急激な容♀変化を
緩和することかできる。

〈実施例〉第１図には、本発明に基づく可変容量タービンを適用し
たエンジン用ターボチャージャが示されている。このタ
ーボチャージャは、コンプレッサ部分のスクロールを形
成するコンプレッサケーシング１と、該コンプレッサケ
ーシングの背面を閉塞する背板２と、ターボチャージャ
の主軸を軸支しかつその軸受を潤滑する潤滑部ケーシン
グ３と、タービン部分のスクロールを形成するタービン
ケーシング４とを有する。

」ンプレッサケーシング１は、軸線方向に開口する吸気
入口通路５と、吸気出口としてのスクロール通路６とが
内部に郭定され、リング部材７を介してボルト８により
背板２と一体化されている。

スクロール通路６の中心位置には、吸気入口通路５の内
端側に隣接する領域にコンプレッサホイール９が配置さ
れている。コンプレッサホイール９は、潤滑部ケーシン
グ３の中心に回転自在に枢支された主軸１０の一方の端
部にナツト１１により一体的に取付けられている。

背板２の中央には潤滑部ケーシング３が接続されている
。潤滑部ケーシング３の上部には、潤滑油導入孔１２が
穿設され、図示されない潤滑油ポンプから送られる潤滑
油が潤滑油通路１３を介して主軸１０の各軸受部分に供
給され、潤滑油ケーシング３下部の排出口１４から図示
されないオイルサンプに排出される。この潤滑油がコン
プレッサ側に侵入することを防止するために、主軸１０
が貫通する背板２と潤滑部ケーシング３との間には、ガ
イド板５０等からなる公知のシール手段が設けられてい
る。

タービンケーシング４は、その背面に螺合されたスタッ
ドボルト１５にリンク部材１６を介してナツト１７を締
結することにより、背板２０と共に潤滑部ケーシング３
に一体的に結合されている。

タービンケーシング４の内部には、その外周に沿って断
面積が下流方向に減少する環状のスクロール通路２１と
、軸線方向に延びる排気出口通路２２とがそれぞれ郭成
されている。スクロール通路２１の中心部には、主軸１
０の他端に一体的に取付られた例えばセラミック製のタ
ービンホイール２３が配置されている。

スクロール通路２１は、その接線方向に開口する入口２
１ａから全周に亘って仕切壁２４により第１スクロール
通路２５と第２スクロール通路２６とに分割されている
。第１スクロール通路２５は容量固定型であって、その
入口２５ａから常に排気ガスが何ら制限されることなく
タービンホイール２３の入口まで流れるようになってい
る。他方、第２スクロール通路２６の入口２６ａには開
閉弁２７が設けられており、これを外部から開閉するこ
とによってエンジン側から第２スクロール通路２６に流
入する排気ガスが制御される。更に、第２スクロール通
路２６にはタービンホイール２３の入口を臨む位置に可
変ノズル２８が配設されている。

この可変ノズルは、例えば本願出願人による特開昭６２
−２８２１２２号公報に開示されている可変ノズル構造
と同様に、第３図に示されるようにタービンホイール２
３と同心の或る円周上に環状に交互に配置された部分弧
状をなす４個の固定ベーン２９と４個の可動ベーン３０
とを備える。

固定ベーン２９は、前記円周上に等間隔でタービンケー
シング４の仕切壁２４から第２スクロール通路２６内に
半径方向外向きに突出する突壁部３１と一体的に形成さ
れ、その軸線方向端部がボルト３２によって背板２０に
結合されている。固定ベーン２９間に配置された可動ベ
ーン３０は、背板２０に回動自在に枢着されたピン３３
により突壁部３］と背板２０との間に支持され、前記円
周の内側のみに傾動するようになっている。このように
固定ベーンと可動ベーンとの組合せによって可動ベーン
の枚数を少なくすることができ、その駆動系が簡単にな
ると共に、ノズル部の外周に配置することもでき、更に
微小開度での過給圧コントロールが高精度に制御可能と
なる。

ピン３３の端部には適当なリンク機ｍ３４を介して外部
の駆動手段が連結されている。この駆動手段によって可
動ベーン３０の傾斜角度を変化させることにより、固定
ベーン２９と可動ベーン３０との間に郭成されるノズル
の開口面積を調整し、第２スクロール通路２６内に流入
する排気ガスを加速してタービンホイール２３を駆動し
、過給効果を（りることができる。

この可変客間タービンの作動要領について以下に説明す
る。

エンジンのアイドル運転時及び低速域では、開閉弁２７
を全開にして第２スクロール通路２６を閉鎖する。従っ
て、排気ガスは第１スクロール通路２５のみからタービ
ンホイール２３へ導かれる。

第１スクロール通路２５は低速用であって、その断面積
が第２スクロール通路２６より小さく形成されてＡ／Ｒ
値が小さいので、排気ガス流子が少なくてもタービンホ
イール２３を駆動して十分な過給効果が得られる。

エンジン回転数が上昇して或る設定値Ｎｅに達すると、
開閉弁２７を全開にする。これにより、排気ガスが第１
スクロール通路２５に加えて第２スクロール通路２６に
も導かれる。この時点では可動ベーン３０がまだ全閉位
置にあり、可変ノズル２８の開口面積が最大限絞られて
いるので、タービンホイール２３に供給する排気容量が
急激な増大することはない。この設定ＩＮｅは、ターボ
チャージャの過給効果が排気ガス流量の増大に対して頭
打ちとなるインタセプト値である。エンジン回転数が更
に上昇した中高速域では、可動ベーン３０の開度を徐々
に大きくし、排気ガス流量の増大に対応して第２スクロ
ール通路２６に於ける流路抵抗を少なくし、タービン効
率の低下を防止する。

また、上述の実施例は、開閉弁２７を廃止して第２スク
ロール通路２６の容量を可変ノズル２８のみによって制
御することができる。この場合にも、可動ベーン３０は
エンジン回転数が前記設定値Ｎｅに達するまで全開位置
に保持され、エンジンのアイドル運転時及び低速域では
第１スクロール通路２５のみによってタービンホイール
２３を駆動する。エンジン回転数がＮｅを越える中高速
域では、可動ベーン３０を傾動させて排気容量を制御す
る。

第２図には、本発明の別の実施例が示されている。この
実施例は、タービンホイール４０の外周に郭成されるス
クロール通路４１が、仕切壁４２によって可変容量型の
第１スクロール通路４３と容ω固定型の第２スクロール
通路４４とに分割され、かつ第２スクロール通路４４の
入口に開閉弁４５がムシけられている。第１スクロール
通路４３には、前述の実施例に於ける第２スクロール通
路２６と同様に可変ノズル４６が設けらている。この可
変ノズル４６は、可動ベーン４７のピン４８がタービン
ケーシング４を貫通してその排気出口通路２２側に突出
し、その先端にリンク機構４９が係合している。

エンジンのアイドル運転時及び低速域では、開閉弁４５
を仝閑にして第２スクロール通路４４を閉じる。第１ス
クロール通路４３は、可動ベーン４７がアイドル運転時
では全開位置に保持されるが、エンジン低速域では僅か
に開いて排気ガス流を絞ることにより加速してタービン
ホイール４０を駆動し過給効果を得る。可動ベーン４７
はエンジン回転数の上昇に伴い、その開度を大きくする
。

エンジン中高速域では、第２スクロール通路４４を閉じ
たまま可動ベーン４７を駆動制御するが、可動ベーン４
７が全開になると同時に開閉弁４５を開いて排気ガスを
第２スクロール通路４４にも導入する。

［発明の効果］上述したように本発明によれば、可変ノズルを設けたス
クロール通路と容量固定型のスクロール通路とを適当に
組合せることにより、タービンホイールに供給する排気
ガスの可変容量範囲を拡大させることができるので、特
にターボチャージャの排気タービンとして使用する場合
に排気ガス流量の少ないエンジン低速域からターボラグ
を生じることなく過給効果を確保することができ、かつ
スクロール通路の切替時に於いても排気容量の急激な変
化による衝撃を緩和して常に円滑かつ良好な過給効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による可変容量タービンの第１実施例
を適用したターボチャージャの縦断面図である。第２図は、本発明の第２実施例を示す縦断面図である。第３図は、第１図の■−■線からタービン側を見た矢視
図である。１・・・コンプレッサケーシング２・・・背板　　　　　　３・・・ｆ１１滑部ケーシン
グ４・・・タービンケーシング５・・・吸気入口通路　　６・・・スクロール通路７・
・・リング部材　　　８・・・ボルト９・・・コンプレ
ッサホイール１０・・・主軸　　　　　１１・・・ナツト１２・・・
潤滑油導入孔　１３・・・ｒＡ滑油通路１４・・・排出
口　　　　１５・・・スタッドボルト１６・・・リング
部材　　１７・・・ナツト２０・・・背板　　　　　２
１・・・スクロール通路２１ａ・・・入口　　　　２２
・・・排気出口通路２３・・・タービンホイール２４・・・仕切壁　　　　２５・・・第１スクＯ−ル通
路２５ａ・・・入口　　　　２６・・・第２スクロール
通路２６ａ・・・入口　　　　２７・・・開閉弁２８・
・・可変ノズル　　２９・・・固定ベーン３０・・・可
動ベーン　　３１・・・突壁部３２・・・ボルト　　　
　３３・・・ピン３４・・・リンク機構　　４０・・・
タービンホイール４１・・・スクロール通路４２・・・
仕切壁４３・・・第１スクロール通路４４・・・第２スクロール通路４５・・・開閉弁　　　　４６・・・可変ノズル４７・
・・可動ベーン　　４８・・・ピン４９・・・リンク機
構　　５０・・・ガイド板特　許　出　願　人　　本田
技研工業株式会社代　　　理　　　人　　弁理士　大　
島　陽　−第３図

Claims

【特許請求の範囲】タービンホィールの外周に沿って仕切壁を介して並列に
郭成される環状の第１スクロール通路と第２スクロール
通路とを備える可変容量タービンであって、前記第１スクロール通路または前記第２スクロール通路
のいずれか一方について、前記タービンホィール外周よ
り外側の或る円周上に複数の弧状ベーンからなる可変ノ
ズルが環状に配設されていることを特徴とする可変容量
タービン。