JPH0612066B2 - タ−ボ過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンのターボ過給装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、排気ターボ過給機については種々のものが開示さ
れている。また、その中でタービンスクロールを二分割
あるいは三分割したターボ過給装置についても種々のも
のが開示されている。このようなものとして、例えば、
実開昭６０−１３４８３２号公報、実開昭５８−１８０
３３９号公報、実開昭６０−１２６３１号公報、特開昭
５８−１３８２２２号公報等に記載されたものがある。

まず、実開昭６０−１３４８３２号公報には、三分割さ
れたタービン通路が開示されている。これについて第４
図を参照して概説する。第４図において、タービンハウ
ジングガス通路切換装置を備えた排気過給機３０が示さ
れている。この排気過給機３０については、タービンハ
ウジング３１の内壁３２に複数の仕切板３３，３４を設
け、複数のガス通路３５，３６，３７と複数のガス供給
口とを形成し、ガス通路３５，３６，３７と複数のガス
供給口とを断通するロータリバルブをタービンハウジン
グ３１に形成した孔より回転自在にタービンハウジング
３１内に挿入したものである。

また、実開昭６０−１２６３１号公報に開示されたもの
を第５図を参照して概説する。第５図において、排気タ
ーボ過給機本体５０のタービンハウジング５３内にター
ビンホイール５５の周囲を囲む排気ガス流路が形成され
ると共に、タービンハウジング５３の内壁面に排気ガス
流路を第１の流路５６及び第２の流路５７に分割する仕
切板５９が設けられ、エンジンの複数のシリンダから排
出される排気ガスが第１の排気通路及び第２の排気通路
を介してタービンハウジング５３の第１及び第２の各流
路５６，５７に導入され、これらの第１及び第２の各流
路５６，５７からタービンホイール５５に排気ガスが吹
き付けられてタービンホイール５５が回転駆動される排
気ターボ過給機に関し、仕切板５９を板材によって形成
し、鋳造製のタービンハウジング５３の内壁面に平板状
の仕切板５９を設けた排気ターボ過給機が開示されてい
る。

次に、実開昭５８−１８０３３９号公報に開示されたも
のを第６図を参照して概説する。第６図において、排気
エネルギで回転するタービンと前記タービンにより駆動
されるコンプレッサとを備えたターボチャージャ４０が
示されている。このターボチャージャ４０については、
タービンスクロール４１の内部を入口部からタービンロ
ータ４４外周に至るまで二分割する隔壁４７を設け、こ
れら並列する二つのスクロール４５，４６の入口面積と
ロータ回転軸４３から入口中心まで偏心量との比を異な
って設定し、且つ一方の入口にエンジン回転数に応じて
開く切換弁を設けたものである。

更に、特開昭５８−１３８２２２号公報に記載されたも
のについては、タービンスクロールを二分割し、一方の
タービンスクロール部分に開閉弁すなわち開閉シャッタ
を設置し、ノズル面積を可変にするような排気タービン
過給機が開示されている。これについて第７図を参照し
て概説する。第７図において、内燃機関の排気タービン
の過給機における排気タービン６０が示されている。こ
の排気タービン６０については、タービンケース６１の
内部を隔壁６２によりほぼ軸方向に並んだ流路面積の異
なる大容量及び小容量用の２つのスクロール室６３，６
４に分割し、この隔壁６２の先端はタービン羽根６７の
外周の羽根入口に近接させて、ノズル部分６５，６６も
軸方向に２分割し、且つこの２分割されたノズル幅をそ
れぞれに連通している２つのスクロール室６３，６４の
容量に応じて与え、スクロール入口部にスクロール室６
３，６４に連なる２流路のうち流路面積の大きな方の流
路入口を開閉できるバルブ６８を設け、エンジン低速時
の過給圧力が低い場合には、バルブ６８を閉じて流路面
積の小さな方のスクロール室６４のみに排気ガスを流
し、エンジン高速時には次第にバルブ６８を開いて流路
面積の大きな方のスクロール室６３にも排気ガスを流す
ようにしたものである。図中、６９はアクチュエータを
示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、第６図に示されているターボチャージャ４０
については、エンジンの回転数に応答してタービンスク
ロール４５，４６を可変容量にしたものである。また、
第５図に示されている排気ターボ過給機５０について
は、仕切板５９は板材で形成されているが、この仕切板
５９はタービンハウジング５３内のみを分割するもので
ある。しかも、このようなタイプでは、鋳造時に、仕切
板５９を中子間に好ましい状態に設置することができ
ず、仕切板５９の両側を伝わって湯が流れ込むような現
象が生じることがあり、スムースなタービンスクロール
が形成されないという問題点を有している。

更に、第７図に示されている排気タービン過給機６０に
ついては、エンジン低速から高速まで広範囲で効率良く
十分な過給圧力を得るためにスクロール室６３，６４及
びノズル部分６５，６６を可変容量にし、この容量を大
幅に変えるため低速時に使うスクロール流量面積をでき
るだけ小さくするもので、スクロール室６３，６４を２
分割して、一方のタービンスクロール部分にバルブ６８
すなわち開閉シャッタを設置し、ノズル面積を可変にし
ている。

しかしながら、上記のいずれのものについても、タービ
ン通路に関してタービンケーシングは鋳物で構成された
ものであり、内壁面に薄板成形体を有するものでなく、
タービン通路の形状を正確に且つ堅牢に構成し、所望の
形状を得るという点では問題を有するものである。

この発明の目的は、上記の問題点を解消することであ
り、タービン通路に関してタービンケーシングを鋳物で
構成すると共に、前記タービン通路を複数のタービンス
クロールに分割し、前記タービン通路の形状を薄板成形
体によって所望のサイズに正確に且つ堅牢に構成して所
望の形状を得ることできる構造に構成し、特に、上記薄
板成形体を用いることによって鋳造時にタービンスクロ
ールの所定の形状を容易に形成できるよう構成したター
ボ過給装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、通路面積が大きい
タービンスクロールと通路面積が小さいタービンスクロ
ールから成るタービン通路を備えたタービンケーシング
を鋳込みによって構成したターボ過給装置において、前
記タービンスクロールのいずれか一方を内壁面を形成す
る薄板と前記タービン通路を分割する薄板仕切板から成
る薄板成形体で構成し、更に前記薄板と前記薄板仕切板
との接合部はノズル部を除いた端部であって互いに密封
状態に溶接でき固着されていることを特徴とするターボ
過給装置に関する。

また、このターボ過給装置では、前記薄板仕切板は前記
ノズル部まで伸張する平板である。

また、このターボ過給装置において、前記薄板と前記薄
板仕切板との前記接合部は前記タービンケーシングと一
体的に溶着によって固着されているものである。

〔作用〕

この発明は、上記のように構成されているので、次のよ
うに作用する。即ち、この発明によるターボ過給装置
は、タービン通路の通路面積が大きいタービンスクロー
ルと通路面積が小さいタービンスクロールの少なくとも
一方を薄板成形体により構成し、更に前記薄板成形体は
ノズル部を除いて密封されているので、鋳造時に前記薄
板成形体の接合部から湯が流れ込むような現象が発生せ
ず、前記タービンスクロールが所定のサイズに且つスム
ースな形状に容易に構成できる。

また、前記薄板成形体がタービンケーシングの内壁面に
配置される薄板と前記タービン通路を分割する薄板仕切
板から成り、前記薄板仕切板がノズル部まて伸張する平
板であり、また前記薄板の端部と前記薄板仕切板の端部
とは互いに当接状態に溶接によって固着され、更に前記
薄板成形体で構成された前記タービンスクロールを前記
タービンケーシングに鋳込んで構成し、しかも前記薄板
と前記薄板仕切板との端部を固着した接合部は溶着して
前記タービンケーシングと一体的に構成されている。

従って、前記タービン通路を分割する前記薄板仕切板を
鋳造時に中子間の所定の位置に極めて容易に設置するこ
とができ、また前記タービン通路に関してはタービンケ
ーシングは鋳物で構成するが、前記薄板成形体は鋳造に
先だって予め成形した成形品であるため、前記タービン
通路の形状を所望のサイズに正確に且つ堅牢に構成で
き、しかも前記タービン通路に関して所望の形状を容易
に形成することができる。更に前記薄板成形体で形成さ
れる前記タービンスクロールを使用する場合には、他方
の前記タービンスクロールは断熱空気層としての機能を
果たすことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるターボ過給装置
の実施例を詳述する。

第１図において、このターボ過給装置の一実施例が符号
１により部分的に示されている。このターボ過給装置１
において、タービン本体であるタービンケーシング２は
鋳物によって構成され、タービンケーシング２の内壁面
には鋳造的に同時に鋳込まれたステンレススチール材等
から成る薄板成形体が配置されている。

薄板成形体は、タービン通路の通路面積が大きいタービ
ンスクロール１２と通路面積が小さいタービンスクロー
ル１３を形成する。薄板成形体は、鋳造に先だって予め
タービン通路の通路面積が大きいタービンスクロール１
２を成形され、ノズル部１４を除いて密封状態に形成さ
れている。

即ち、薄板成形体は、図の左側に位置する薄板５と、タ
ービン通路中に位置し且つタービン通路を分割する薄板
仕切板７とによって構成されている。薄板５及び薄板仕
切板７の各々の端部は、ノズル部１４を形成するように
隔置した状態に成形され、他方の端部は互いに当接した
状態に溶接等によって固着されている。符号８は当接部
であり、符号９は溶接部を示す。

従って、薄板成形体は、タービン通路であるタービンス
クロール１２を形成している。そして、薄板５はタービ
ンケーシング２の内壁面に配置されている。また、薄板
仕切板７はノズル部１４，１５まで伸張する平板で構成
されている。

ターボ過給装置の鋳造時には、タービンスクロール１２
を構成する薄板成形体をタービンケーシング２に鋳込ん
で構成し、タービンケーシング２を鋳造する場合に、薄
板成形体が設置されて鋳込まれる時に、露出している溶
接部９の付近即ち薄板５と薄板仕切板７との接合部即ち
当接部８及び溶接部９は鋳造時に、溶解状態になってタ
ービンケーシング２と一体的に溶着される。

従って、薄板成形体はタービンケーシング２に極めて堅
固に且つ確実にに固定される。ところで、図では、薄板
５と薄板仕切板７とが結合した当接部８、及び溶接した
溶接部９は、説明を分かり易くするために、明確に区別
して誇張した状態に図示されているが、実際にはこの部
分は鋳造時にタービンケーシング２に融合した状態にな
っている。なお、図中、３はケーシング、４はダービン
ロータを示す。

第２図には、この発明によるターボ過給装置の別の実施
例が符号１０によって部分的に示されている。このター
ボ過給装置１０については、上記ターボ過給装置１と比
較して、タービンスクロールにステンレススチール材等
から成る薄板仕切板１１が曲面に形成されている以外に
ついては、全く同一の構造であるので、同一の部品につ
いては同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

この実施例の薄板成形体は、タービンケーシング２の鋳
造に先だって、予め薄板５及び曲面状態の薄板仕切板１
１によって形成されている。このようにして、薄板成形
体はどのような所望な形状にでも構成することができ、
しかも、鋳造に当たって何ら困難な設定作業もなく、ど
のような構造のタービンスクロールでも極めて容易に中
子間に設定することができる。

第３図には、この発明によるターボ過給装置の更に別の
実施例が符号２０によって部分的に示されている。この
ターボ過給装置２０については、上記ターボ過給装置１
と比較して、タービンスクロールにステンレススチール
材等から成る薄板成形体が小さい通路面積のタービンス
クロール１３を構成している以外については、全く同一
の構造であるので、同一の部品については同一の符号を
付してそれらの説明を省略する。

この実施例の薄板成形体は、タービンケーシング２の鋳
造に先だって、予め薄板６及び平板状の薄板仕切板７に
よって成形されている。そして、薄板成形体はノズル部
１５を除いては密封状態に形成されている。

〔発明の効果〕

この発明によるターボ過給装置は、以上のように構成さ
れているので、次のような効果を有する。即ち、このタ
ーボ過給装置は、タービン通路の通路面積が大きいター
ビンスクロールと通路面積が小さいタービンスクロール
のいずれか一方は薄板成形体により構成し、更に前記薄
板成形体はノズル部を除いて密封状態に固着されている
ので、前記薄板成形体の密封状態によって鋳造時に前記
薄板成形体の接合部から湯が流れ込むような現象が発生
せず、前記タービンスクロールが所定のサイズに且つス
ムースな形状に構成できる。

前記薄板成形体がタービンケーシングの内壁面に配置さ
れる薄板と前記タービン通路を分割する薄板仕切板から
成り、前記薄板仕切板がノズル部まで伸長する平板であ
り、また前記薄板の端部と前記薄板仕切板の端部とは互
いに当接状態に溶接によって固着され、更に前記薄板成
形体で構成された前記タービンスクロールを前記タービ
ンケーシングに鋳込んで構成し、しかも前記薄板と前記
薄板仕切板との接合部が鋳造時に溶解して前記タービン
ケーシングと一体的に構成されている。

従って、エンジンからの排気ガス流量に対応して、前記
タービンスクロールを一方又は両方を作動するように使
用でき、いわゆる可変容量タイプとして適用させること
ができることは勿論のこと、前記タービン通路を分割す
る前記薄板仕切板を鋳造時に中子間の所定の位置に極め
て容易に且つ確実に保持して設置することができ、また
前記タービン通路に関してタービンケーシングは鋳物で
構成するが、成形体であるため、前記タービン通路の形
状を所望のサイズに正確に且つ堅牢に構成でき、前記タ
ービン通路に関して所望の形状を得ることができる。

更に、前記薄板成形体で形成される前記タービンスクロ
ールを使用する場合には、他方の前記タービンスクロー
ルは断熱空気層として放熱を抑える機能を果たすことが
できる。また、タービン通路を仕切る前記薄板仕切板に
関しては、従来のものに比較して極めて薄肉に構成する
ことができ、前記タービンスクロールの流路面積を前記
薄板仕切板によって減少させるようなことがなく、前記
薄板仕切板は前記タービンケーシングに確実に且つ堅固
に取り付けられる。

更に、前記ノズル部を前記薄板仕切板によって分割され
ているので、前記ノズル部の形状が堅固に且つ安定した
状態に維持される。また、前記簿板成形体を使用するの
で、排気ガスの通路面積を流量、流速等に応じて所望に
より選定して簡単に設計変更でき、通路面積を変更する
ことについても、製造が極めて簡単である。そして、前
記タービンスクロールは堅牢で且つ簡単な構造であって
その形状は維持されるので、故障等は発生することがな
く、メインテナンスが簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるターボ過給装置の一実施例を示
す断面図、第２図はこの発明によるターボ過給装置の別
の実施例を示す断面図、第３図はこの発明によるターボ
過給装置の更に別の実施例を示す断面図、第４図は従来
の排気過給機を示す断面図、第５図は従来の排気ターボ
過給機を示す断面図、第６図は従来のターボチャージャ
を示す断面図、及び第７図は従来の排気タービン過給機
を示す断面図である。 １，１０，２０……ターボ過給装置、２……タービンケ
ーシング、５，６……薄板、７，１１……薄板仕切板、
８……当接部、９……溶接部、１２，１３……タービン
スクロール、１４，１５……ノズル部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通路面積が大きいタービンスクロールと通
   路面積が小さいタービンスクロールから成るタービン通
   路を備えたタービンケーシングを鋳込みによって構成し
   たターボ過給装置において、前記タービンスクロールの
   いずれか一方を内壁面を形成する薄板と前記タービン通
   路を分割する薄板仕切板から成る薄板成形体で構成し、
   更に前記薄板と前記薄板仕切板との接合部はノズル部を
   除いた端部であって互いに密封状態に溶接で固着されて
   いることを特徴とするターボ過給装置。
2. 【請求項２】前記薄板仕切板は前記ノズル部まで伸長す
   る平板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のターボ過給装置。
3. 【請求項３】前記薄板と前記薄板仕切板との前記接合部
   は前記タービンケーシングと一体的に溶着によって固着
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のターボ過給装置。