JPH0612067B2 - 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
又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５８−１８０３３
９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。これについては第
３図を参照して概説する。第３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４図を参照して概説する。第４図において、排気タ
ーボ過給機本体４０のタービンハウジング４３内にター
ビンホイール４５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４３の内壁面に排気ガス
流路を第１の流路４６及び第２の流路４７に分割する仕
切板４９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４３の第１及び第２の各流
路４６，４７に導入され、これらの第１及び第２各流路
４６，４７からタービンホイール４５に排気ガスが吹き
付けられてタービンホイール４５が回転駆動される排気
ターボ過給機に関し、仕切板４９を板材によって形成
し、鋳造製のタービンハウジング４３の内壁面に平板状
の仕切板４９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５図を参照して概説する。第５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５０が
示されている。このターボチャージャ５０については、
タービンスクロール５１の内部を入口部からタービンロ
ータ５４外周に至るまで二分割する隔壁５７を設け、こ
れら並列する二つのスクロール５５，５６の入口面積と
ロータ回転軸５３から入口中心までの偏心量との比を異
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６図を参照し
て概説する。第６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３図に示された排気過給機３０について
は、ガス通路３５，３６，３７を３個備えているが、こ
れらタービンハウジング３１を鋳造する際に、同時に鋳
込まれて構成されていることは明らかである。

第４図に示されている排気ターボ過給機４０について
は、仕切板４９は板材で形成されているが、この仕切板
４９はタービンハウジング４３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４９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４９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。

また、第５図に示されているターボチャージャ５０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５５，５６を可変容量にしたものである。

更に、第６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を二分割
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、いずれの上記のものについても、タービ
ン通路に関してタービンケーシングは鋳物のみで構成さ
れたものであり、内壁面に薄板成形体を配置したもので
なく、タービン通路の形状を正確に且つ堅牢に構成し、
また鋳造時に湯の流れ込みを防止して所定の形状を維持
し、所望の形状を得るという点では問題は有しているも
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は鋳物で
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、鋳造時に湯が流入するのを
防止し、前記タービンスクロールについてスムースな所
定の形状を得ることができる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、上記の問題点を解消し、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、タービン通路を形成する流れ方向に
２分割された各薄板、該各薄板の流れ方向に沿う一方の
端部を互いに固着し且つ他方の端部でノズル部を構成す
る前記各薄板から成る薄板成形体、前記タービン通路内
に流れ方向に伸びる副タービン通路を形成する内部薄板
成形体、該内部薄板成形体に一体的に形成し且つ前記各
薄板を固着した前記一方の端部まで流れ方向に伸びて前
記タービン通路を２分割するリブ部、及び前記薄板成形
体の外面に鋳込により形成されたタービンケーシングを
有す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において、前記薄板成形体と
前記リブ部とは溶接によって固着されているものであ
る。

また、このターボ過給装置におちて、前記薄板成形体と
前記リブ部との接合部は前記タービンケーシングに一体
的に溶着により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、タービン通路を形成する薄板成形体をタービンケー
シングの内壁面に配置し、更に副タービン通路を形成し
た内部薄板成形体を前記薄板成形体内に設置したので、
前記タービン通路を３分割でき、且つ前記副タービン通
路を前記タービン通路内に形成した構造に構成できる。

しかも、前記内部薄板成形体で形成される前記副タービ
ン通路のみを使用する場合には、前記副タービン通路の
外側の前記タービン通路は断熱空気層としての機能を果
たすことができる。

前記薄板成形体と前記内部薄板成形体とは溶接で固着さ
れているので、前記薄板成形体を密封状態に構成でき、
鋳造時に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、各タービンスクロールが所定のサイズ且
つスムースな形状に構成できる。

また、前記薄板成形体及び前記内部薄板成形体から構成
されたタービンスクロールを中子として前記タービンケ
ーシングを鋳込んで構成するので、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、前記薄板
成形体と前記内部薄板成形体との接合部は鋳造時に溶着
して前記タービンケーシングと一体的に構成され、前記
薄板成形体と前記内部薄板成形体とは前記タービンケー
シングに強固に固着される。

また、前記タービン通路に関して前記タービンケーシン
グは鋳物で構成するが、前記薄板成形体と前記内部薄板
成形体とは、鋳造に先だって成形された成形体であるた
め、前記タービン通路及び前記副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ることは勿論
のこと、前記タービン通路及び前記副タービン通路につ
いて所望の形状を自由に選定して形成することができ
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、この発明による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については、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たものであり、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５，６で構成し
た薄板成形体が配置されている。タービン通路を形成す
る薄板成形体をタービンケーシング２の内壁面に配置
し、更に副タービン通路１１を形成した内部薄板成形体
を内を薄板成形体に設置して薄板成形体と内部薄板成形
体とを固着したものである。

この内部薄板成形体は、薄板１６と薄板１７が拡開状態
に形成された副タービン通路１１、及び薄板１６と薄板
１７が当接状態に固着されたリブ部７から成り、ノズル
部１０を除いて密封状態に構成されている。言い換えれ
ば、内部薄板成形体は、副タービン通路１１及びリブ部
７から成り、リブ部７は薄板成形体と共にタービンケー
シング２に固定し且つタービンスクロール１２，１３を
形成するように仕切板の機能を果たすように構成する。

薄板５，６で形成されたタービン通路を形成する薄板成
形体内に、副タービン通路を形成する内部薄板成形体を
配置することによって、タービン通路は通路面積が大き
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とに２分割され、更に、内部薄板成形体
自体はタービンスクロール１３より更に小さいタービン
スクロールである副タービン通路１１を形成している。
従って、タービンケーシング２内には３つの通路が形成
されることになる。

内部薄板成形体における副タービン通路１１のノズル部
１０は、タービンケーシング２のノズル部まで伸張し、
タービンスクロール１２に対してノズル部１４を提供
し、またタービンスクロール１３に対してノズル部１５
を提供している。

薄板成形体及び内部薄板成形体は、共に鋳造に先だっ
て、ノズル部１０，１４，１５を除いて密封状態に成形
され、薄板５及び薄板６から成る薄板成形体は、タービ
ンケーシング２の内壁面に配置されている。即ち、ター
ビン通路を形成する薄板成形体を構成する流れ方向に２
分割された各薄板５，６については、該各薄板５，６の
流れ方向に沿う一方の端部が互いに固着され、他方の端
部でノズル部１４，１５を構成するように形成されてい
る。

鋳造時には、薄板成形体及び内部薄板成形体で構成され
たタービンスクロール１２，１３及び副タービン通路１
１をタービンケーシング２に鋳込んで構成し、それ故
に、タービンケーシング２を鋳造する場合に、薄板成形
体及び内部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５，６とリブ部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と一体的に構成され
る。従って、薄板成形体及び内部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固定される。

ところで、図では、薄板５，６とリブ部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によってタービンケー
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はタービンロータを示す。

第２図において、この発明によるターボ過給装置を構成
する薄板成形体及び内部薄板成形体示す一部破断した斜
視図が模型的に示されている。

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及び薄板６によって成形されている。内
部薄板成形体は、同様にタービンケーシング２の鋳造に
先だって、予め薄板１６及び薄板１７によって副タービ
ン通路１１を形成するように成形されている。

薄板成形体の中に内部薄板成形体が配置され、内部薄板
成形体は仕切板の機能を果たし、薄板成形体内にタービ
ンスクロール１２及びタービンスクロール１３を形成す
るように配置される。また、薄板成形体及び内部薄板成
形体はどのような所望な形状にでも成形することがで
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。

〔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、次のような効果を奏する。即ち、このタ
ーボ過給装置は、タービン通路を形成する薄板成形体を
タービンケーシングの内壁面に配置し、更に前記薄板成
形体内に副タービン通路を形成した内部薄板成形体を設
置して前記タービン通路を分割し、前記薄板成形体と前
記内部薄板成形体とを固着し、前記薄板成形体及び前記
内部薄板成形体はノズル部を除いて密封状態であるの
で、鋳造時に前記薄板成形体及び前記内部薄板成形体の
接合部から湯が流れ込むような現象が発生せず、前記タ
ービンスクロール及び前記副タービン通路が所定のサイ
ズに且つスムースな形状に構成できる。

更に、前記内部薄板成形体が前記副タービン通路及び前
記リブ部から成り、また前記薄板成形体及び前記内部薄
板成形体から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みにより構成されるので、前
記薄板成形体及び前記内部薄板成形体を鋳造時に中子間
の所定の位置に極めて容易に設置することができ、また
前記タービンケーシングは鋳物で構成するが、前記薄板
成形体及び前記内部薄板成形体は鋳造に先だって成形さ
れた成形体であるため、前記タービン通路及び前記ター
ビンスクロールの形状を所望のサイズに正確に、確実に
且つ堅牢に、しかも極めて容易に形成できることは勿論
のこと、前記タービン通路に関して所望の形状を自由に
選定して形成することができる。

また、前記タービンケーシングに前記薄板成形体及び前
記内部薄板成形体の一部即ち当接部及び溶接部は溶着し
た状態に構成されているので、極めて堅牢に前記タービ
ンケーシングに固着される。

更に、前記内部薄板成形体で形成される前記副タービン
通路を使用する場合には、他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。

また、前記タービン通路を仕切る前記内部薄板成形体の
前記薄板に関しては、従来のものに比較して極めて薄肉
に構成でき、タービンスクロールの流路面積を前記薄板
によって減少させるようなことがなく、前記薄板は前記
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副タービン通路を形成する前
記薄板によって分割しているので、前記ノズル部と形状
が堅固に且つ安定した状態に維持される。

また、前記内部薄板成形体及び前記薄板成形体を使用す
るので、前記タービンスクロール及び前記副タービン通
路即ち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することができ、通路面
積を変更することについても極めて簡単である。

【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実施例を示す
断面図、第２図は第１図の薄板成形体及び内部薄板成形
体の一部を示す斜視図、第３図は従来の排気過給機を示
す断面図、第４図は従来の排気ターボ過給機を示す断面
図、第５図は従来のターボチャージャを示す断面図、及
び第６図は従来の排気タービン過給機を示す断面図であ
る。 １……ターボ過給装置、２……タービンケーシング、３
……ケーシング、４……タービンスロータ、５，６……
薄板成形体を形成する薄板、７……リブ部、１６，１７
……内部薄板成形体を形成する薄板、８……当接部、９
……溶接部、１１……副タービン通路、１２，１３……
タービンスクロール、１０，１４，１５……ノズル部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タービン通路を形成する流れ方向に２分割
   された各薄板、該各薄板の流れ方向に沿う一方の端部を
   互いに固着し且つ他方の端部でノズル部を構成する前記
   各薄板から成る薄板成形体、前記タービン通路内に流れ
   方向に伸びる副タービン通路を形成する内部薄板成形
   体、該内部薄板成形体に一体的に形成し且つ前記各薄板
   を固着した前記一方の端部まで流れ方向に伸びて前記タ
   ービン通路を２分割するリブ部、及び前記薄板成形体の
   外面に鋳込により形成されたタービンケーシングを有す
   ることを特徴とするターボ過給装置。
2. 【請求項２】前記薄板成形体と前記リブ部とは溶接によ
   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。
3. 【請求項３】前記薄板成形体と前記リブ部との接合部は
   前記タービンケーシングに一体的に溶着により固着され
   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。