JPH0241311Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンの排気ガスによつて排気ガ
スタービンを駆動し、同タービンによつて上記エ
ンジンの給気を加圧するコンプレツサを駆動する
ようにしたターボ過給装置の改良に関するもので
ある。

自動車等車両用のエンジンは、アイドル回転数
から最高回転数までの極めて広い回転数域に亘つ
て、しかも大きく変動する負荷範囲内で運転され
るので、その排気ガス量も大巾に変動する。従つ
て単一の流量特性を有する排気ガスタービンで
は、エンジンから排出される排気ガスエネルギを
十分に回収し利用することができない。そこでタ
ービンハウジング内に隔壁を設けて同ハウジング
内の排気ガス通路を二つ以上の流量特性を異にす
る排気ガス通路に区分すると共に、上記分割され
た排気ガス通路の一つ以上に弁装置を設け、エン
ジンの回転数や負荷等の稼動条件に応じて上記弁
装置を開閉し、排気ガスタービンの運転効率を向
上させるようにした可変容量ターボ過給機が既に
提案されている。そしてこの種の可変容量ターボ
過給機における排気ガスタービンでは、上記二以
上の分割排気ガス通路を開閉する弁装置の配置及
び構造に関して種々の技術上の問題がある。その
一つは、高温の排気ガス雰囲気内で膠着を生ずる
ことなく円滑に開閉動作することができることで
あり、その二は、弁の閉鎖時に排気ガスの漏洩が
なく密閉性が優れていることである。即ち従来弁
装置として、弁板の中央部に枢支軸を具えたバタ
フライ弁や、排気通路内に進退する板状摺動弁が
屡々用いられているが、密閉性を確保しようとす
ると開閉作動の円滑性を欠き、反対に開閉作動の
円滑性を確保しようとすると、密閉性能が低下す
る不具合があつた。

本考案は、上記に鑑み創案されたもので、ター
ビンハウジング内に隔壁によつて仕切られた少く
とも二個の排気ガス通路が設けられ、上記二個の
排気ガス通路とエンジンの排気装置との間に、上
記弁装置を内蔵すると共に各弁装置の背面側に配
設された組立並びに点検用の開口に配設された蓋
を有する弁ケーシングが介装され、かつ上記弁装
置が、上記弁ケーシング内に排気ガスの流れ方向
に対し傾斜して形成された弁座と、上記弁座に協
働する弁部材と、夫々の一端部に上記弁部材を支
持すると共に夫々の他端部を上記弁ケーシング上
に枢支された揺動腕とから構成され、更に上記弁
部材が、上記揺動腕に形成された凸状球面座に整
合する凹状球面と、同凹状球面の略中央に立設さ
れた突軸とを具え、同突軸が上記揺動腕の上記凸
状球面座に適宜の遊隙を存し可動的に支持された
ことを特徴とする可変容量ターボ過給装置を要旨
とするものである。

以下本考案の実施例を添付図面について具体的
に説明する。先づ、第１図乃至第３図において、
符号１０は可変容量ターボ過給機を総括的に示
し、１２はその排気ガスタービン、１４は排気ガ
スタービン１２によつて駆動されるコンプレツサ
である。排気ガスタービン１２は、ロータ１６を
収容するタービンハウジング１８を具え、同ハウ
ジング１８の内部には半径方向の隔壁２０によつ
てロータ軸線方向に区分された夫々流量特性を異
にする排気ガス通路即ちスクロールＡ，Ｂが設け
られている。又上記ハウジング１８の排気ガス入
口２２には、後に詳述する弁ケーシング２４が連
結され、同弁ケーシング２４は更に図示しないエ
ンジンの排気装置即ちこの実施例では排気マニホ
ールド２６に連結されている。なお、上記排気ガ
ス入口２２には、前記隔壁２０の延長部分によつ
て区分され夫々上記排気ガス通路Ａ，Ｂに連続す
る入口２２ａ，２２ｂが設けられている。

次に上記弁ケーシング２４は外形が大体箱形を
なし、第１図において上方の壁面には、上記排気
マニホールド２６に連通する上流開口２８が設け
られ、又下方の壁面には入口２２ａ，２２ｂに
夫々接続する下流開口３０ａ，３０ｂが設けられ
ている。又上流開口２８と下流開口３０ａ，３０
ｂとの間には、この実施例の場合、90度の角度を
なしてＶ字状に交差する二つの平面内にシート面
を有する弁座３２ａ，３２ｂが設けられ、これら
弁座の弁開口は、各々弁部材３４ａ，３４ｂによ
つて開閉される。弁部材３４ａ，３４ｂは夫々そ
の背面に突軸３６ａ，３６ｂを具え、同突軸３６
ａ，３６ｂは夫々半径方向に十分な遊隙を存して
揺動腕３８ａ，３８ｂの自由端部に支持され、更
に各揺動腕３８ａ，３８ｂの他端は弁ケーシング
２４の比較的上流側の側壁上に枢支された支持軸
４０ａ，４０ｂに固着されている。最後に、弁ケ
ーシング２４は、上記弁部材３４ａ，３４ｂの取
付け、取外し、点検等のために、第１図において
左方及び右方に開口を具え、通常時これらの開口
は着脱自在の蓋４２によつて閉鎖されている。

更に、第２図及び第３図に詳細に示されている
ように、弁部材３４ａ，３４ｂは、この実施例の
場合、平面形状が四隅を丸めた正方形をなし、協
働する弁座３２ａ，３２ｂも大体相似の形状に加
工されている。従つて、弁部材３４ａ，３４ｂと
揺動腕３８ａ，３８ｂとが、突軸３６ａ，３６ｂ
の周りに廻動しないようにするために、揺動腕３
８ａ，３８ｂが弁部材３４ａ，３４ｂに設けた溝
部４４に適当な隙間４６を存して嵌合するように
なつている。又弁部材３４ａ，３４ｂと揺動腕３
８ａ，３８ｂとは、互に整合する凸状球面座４８
及び凹状球面５０を介して協働し、突軸３６ａ，
３６ｂ上には、抜け止めワツシヤ５２がナツト５
４により固定されている。そして、突軸３６ａ，
３６ｂと揺動腕３８ａ，３８ｂとの間には半径方
向の適当な遊隙５６が、又凸状球面座４８及び凹
状球面５０間にも突軸軸線方向の遊隙５８が設け
られている。更に、上記突軸３６ａ及び３６ｂは
夫々上記凹状球面５０の略中央に樹立されてい
る。

上記装置において、弁部材３４ａ，３４ｂを揺
動腕３８ａ，３８ｂを介して開閉させる支持軸４
０ａ，４０ｂは、夫々図示しない適宜のアクチユ
エータ装置例えば空気圧応動装置に連結され、図
示しないエンジンの回転数、負荷等稼働状態に応
じて開閉される。今、第１図に示すように弁部材
３４ａを閉鎖する場合、上記アクチユエータ装置
によつて支持軸４０ａを図中反時計方向に廻動さ
せると、最初弁部材３４ａの支持軸４０ａから遠
い側の端部が、弁座３２ａの対応する部分に当接
し、次に上述した遊隙４６，５６，５８の存在に
より、弁部材３４ａが球面４８，５０により案内
されて傾動し、第１図に示す位置に正しく着座す
ることとなる。この際、上記遊隙の存在により弁
座３２ａ、弁部材３４ａ、突軸３６ａの何れにも
無理な力が作用せず、弁部材３４ａと弁座３２ａ
とが正しく密着し、優れた密封性を確保すること
ができ、又相対変位を行なう部分即ち突軸３６ａ
と揺動腕３８ａとの間には、上述したように十分
な遊隙があるので膠着の惧れがなく、又支持軸４
０ａも直接高温の排気ガスには接しないので、こ
こでも膠着の危険が殆んどなく、作動が円滑かつ
確実である。これは又、他方の弁部材３６ｂに関
しても全く同様である。更に、第２図及び第３図
に示した弁部材３４ａ，３４ｂはその平面形状が
略正方形をなしているが、長方形、楕円形或いは
円形でもよい。（なお円形の場合、突軸３６ａ，
３６ｂの周りに回転しても弁座との密着性が損な
われないから、廻り止め用の溝部４４は、その必
要がない） ここで、第１図を参照して本考案に係るターボ
過給装置全体の作動の概要を補足説明する。図示
装置では、タービンハウジング１８内の排気ガス
通路（スクロール）ＡはＢよりも大きい流量特性
を有するものとして示されている。そして排気ガ
スタービン１２の好ましい作動態様として、エン
ジンの低速、高負荷運転時には、丁度図示されて
いる状態即ち弁部材３４ａが閉鎖されかつ弁部材
３４ｂは開かれて、排気マニホールド２６からの
排気ガスが、上流入口２８、弁座３２ｂの弁開
口、対応する下流開口３０ｂ、タービンハウジン
グの入口２２ｂから排気ガス通路Ｂを通つてロー
タ１６の羽根に作用し、排気ガスタービンをエン
ジンの運転状態に応じ効率的に運転する。このと
き開いている弁部材３４ｂが隔壁３５と協働して
弁座３２ｂから下流側の弁ケーシング２４内にお
いて、大体なだらかに屈曲した抵抗の少ない排気
ガス通路を形成し、一方、弁座３２ｂを含む平面
と約90度の角度をなして交わる平面内に含まれて
いる弁座３２ａに着座している弁部材３４ａが、
上記弁座３２ｂより上流側の通路壁の一部を構成
して同様に抵抗の少ない排気通路を形成する。又
エンジンが高速、高負荷状態で運転しているとき
は、弁部材３４ａが開き弁部材３４ｂが閉じられ
て、上記と全く同様の態様で、流量特性が大きい
排気ガス通路Ａからタービンロータ１６に排気ガ
スが供給される。この場合にも、図示のとおり弁
ケーシング２４内で中央隔壁の両側に略対称的に
弁座及び排気ガス通路が形成されていることか
ら、上記と全く同様に流通抵抗が小さいなだらか
な通路が形成されることとなる。更にエンジンの
低負荷運転時には、その回転数の如何にかかわり
なく、上記二つの弁部材３４ａ，３４ｂが共に開
かれ、上流開口２８から弁ケーシング内に流入し
た排気ガスは、中央の隔壁によつて左右に分割さ
れた通路を通り、下流開口３０ａ，３０ｂから
夫々タービンハウジングの入口２２ａ，２２ｂに
流入し、排気ガス通路Ａ，Ｂの両方からタービン
ロータ１６に供給される。この場合にも開かれた
弁部材３４ａ，３４ｂが上記中央隔壁と協働して
排気ガス流路の一側壁としての役目を果すことと
なる。なお、上記弁座３２ａ，３２ｂは、大体90
度の角度で交差する面内に配置されることが最も
好ましいが、この角度は約60度から120度まで巾
広く変更することができるものである。また、弁
ケーシング２４に組立及び点検用の開口を設け、
同開口に着脱自在の蓋４２を設けたことによつ
て、弁部材３４ａ，３４ｂ等の点検及び保守、整
備を迅速容易かつ安価に行なうことができる利点
がある。

叙上のように、本考案に係る可変容量ターボ過
給装置は、タービンハウジング内に隔壁によつて
仕切られた少なくとも二個の排気ガス通路が設け
られ、上記二個の排気ガス通路とエンジンの排気
装置との間に、上記弁装置を内蔵すると共に各弁
装置の背面側に配設された組立並びに点検用の開
口に配設された蓋を有する弁ケーシングが介装さ
れ、かつ上記弁装置が、上記弁ケーシング内に排
気ガスの流れ方向に対し傾斜して形成された弁座
と、上記弁座に協働する弁部材と、夫々の一端部
に上記弁部材を支持すると共に夫々の他端部を上
記弁ケーシング上に枢支された揺動腕とから構成
され、更に上記弁部材が、上記揺動腕に形成され
た凸状球面座に整合する凹状球面と、同凹状球面
の略中央に立設された突軸とを具え、同突軸が上
記揺動腕の上記凸状球面座に適宜の遊隙を存し可
動的に支持されたことを特徴とし、作動が円滑か
つ確実で密封性が優れた弁装置を具え、従つて効
率的に排気ガスエネルギを利用することができ、
また弁装置の組立、保守整備等を迅速容易に行な
うことができるので、極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図における弁装置の拡大平面図、第３図
は第２図の−線に沿う断面図である。 １０……ターボ過給機、２６……排気マニホー
ルド、１２……排気ガスタービン、３２ａ，３２
ｂ……弁座、１４……コンプレツサ、３４ａ，３
４ｂ……弁部材、１６……ロータ、３８ａ，３８
ｂ……揺動腕、１８……タービンハウジング、４
６，５６，５８……遊隙、２４……弁ケーシン
グ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タービンハウジング内に隔壁によつて仕切られ
   た少くとも二個の排気ガス通路が設けられ、上記
   二個の排気ガス通路とエンジンの排気装置との間
   に、上記弁装置を内蔵すると共に各弁装置の背面
   側に配設された組立並びに点検用の開口に配設さ
   れた蓋を有する弁ケーシングが介装され、かつ上
   記弁装置が、上記ケーシング内に排気ガスの流れ
   方向に対し傾斜して形成された弁座と、上記弁座
   に協働する弁部材と、夫々の一端部に上記弁部材
   を支持すると共に夫々の他端部を上記弁ケーシン
   グ上に枢支された揺動腕とから構成され、更に上
   記弁部材が、上記揺動腕に形成された凸状球面座
   に整合する凹状球面と、同凹状球面の略中央に立
   設された突軸とを具え、同突軸が上記揺動腕の上
   記凸状球面座に適宜の遊隙を存し可動的に支持さ
   れたことを特徴とする可変容量ターボ過給装置。