JPH11280482A - 可変容量ターボチャージャ - Google Patents

可変容量ターボチャージャ

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JPH11280482A
JPH11280482A JP10085942A JP8594298A JPH11280482A JP H11280482 A JPH11280482 A JP H11280482A JP 10085942 A JP10085942 A JP 10085942A JP 8594298 A JP8594298 A JP 8594298A JP H11280482 A JPH11280482 A JP H11280482A
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JP
Japan
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scroll
turbine rotor
exhaust
scroll part
exhaust inlet
Prior art date
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Pending
Application number
JP10085942A
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English (en)
Inventor
Jun Kawaguchi
潤 川口
Toshiro Kawakami
俊郎 川上
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストの増大及び作動信頼性の低下を招
くことなく、タービンロータの回転力を制御可能な可変
容量ターボチャージャを提供する。 【解決手段】軸方向に区画壁37を介して並設され、該
区画壁に形成される連通孔36を介して互いに連通する
第1及び第2スクロール部30、31と排気入口11a
との連通を開閉弁33により開閉制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量ターボチ
ャージャに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の可変容量ターボチャージャとして
は、例えば、実公平8−7061号公報に開示されるも
のがある。この可変容量ターボチャージャにおいては、
タービンロータを介して排気入口と排気出口とを連通
し、その断面積が漸次減少するスクロール部に多数の可
動式ノズルベーンを有するリングノズルが配置されてい
る。このリングノズルは、各々のノズルベーンの角度を
変更することにより、スクロール部よりタービンロータ
へ流れ込む排気ガスの角度を調節し、タービンロータが
受ける力を調節するものである。即ち、排気ガス流量の
少ない低速域においては、タービンロータの接線方向に
排気ガスが流れるようにしてタービンロータが回転方向
に受ける力を大きくし、タービンロータを効率的に回転
させ、排気ガス流量の多い高速域においては、タービン
ロータの回転軸に向かって排気ガスが流れるようにして
タービンロータが回転方向に受ける力を小さくし、必要
以上にタービンロータが回転しないようにすると共に、
内燃機関の排圧上昇を抑制している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の可変容量ターボチャージャにおいては、多数の
ノズルベーンの角度を同時に変更させるリンク機構が必
要となる。また、スクロール部は雰囲気温度が1000
℃近い高温となるため、耐熱性の優れた材料を用いて多
数のノズルベーンやリンク機構を成形する必要があり、
当該可変容量ターボチャージャの製造コストが増大す
る。
【0004】また、排気ガス中には、炭化物や酸化スケ
ール等が含まれており、これらが各ノズルベーンの可動
部に詰まってノズルベーンの作動が損なわれる恐れがあ
り、当該可変容量ターボチャージャの作動信頼性が低い
という問題がある。
【0005】本発明は、上記した実情に鑑みなされたも
ので、製造コストの増大及び作動信頼性の低下を招くこ
となく、タービンロータの回転力を制御可能な可変容量
ターボチャージャを提供することを、その課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた技術的手段は、当該可変容量ターボチャージャ
を、シャフトと、該シャフトの一端に固定されるタービ
ンロータと、該タービンロータを収容すると共に排気入
口、排気出口及び前記排気入口と前記排気出口とを前記
タービンロータを介して連通し、その断面積が漸次減少
するスクロール部を有するタービンハウジングと、前記
シャフトの他端に固定され、コンプレッサハウジング内
に収容されたコンプレッサロータと、前記スクロール部
を前記シャフトの軸方向に第1スクロール部と第2スク
ロール部とに分割すると共に両スクロール部間を連通す
る連通孔を備えた区画壁と、前記排気入口と前記第1ス
クロール部及び前記第2スクロール部間の連通を選択的
に開閉可能な開閉手段とを備えてなる構成としたことで
ある。
【0007】上記した手段において、前記開閉手段は、
前記排気入口を前記第1スクロール部及び前記第2スク
ロール部の一方に常時連通すると共に、前記排気入口を
前記第1スクロール部及び前記第2スクロール部の他方
に選択的に連通しても良い。
【0008】上記した手段によれば、第1スクロール部
と第2スクロール部への排気ガスの流通を開閉手段によ
り制御することで、タービンロータの回転力が制御され
ると共に、内燃機関の排圧上昇が抑制される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従ったターボチャ
ージャの一実施形態を図面に基づき、説明する。
【0010】図1において、円筒状のベアリングハウジ
ング10には、軸孔10aが形成されており、該軸孔1
0a内にはラジアル軸受21、22を介してシャフト2
0が回転可能に支承されている。ラジアルベアリング2
1、22は、軸孔10a内に回転可能に嵌合されてお
り、互いに向き合う側への軸方向の移動をスナップリン
グにより規制されている。ラジアルベアリング22は、
図示右側への移動をベアリングハウジング10の図示右
端に固定されるプレートで規制されている。ラジアルベ
アリング21に嵌合されるシャフト20の図示左側には
小径部が形成されており、該小径部にはその図示右側の
端部にラジアルベアリング22の一端面に当接するフラ
ンジ部が形成される筒状のブッシュ23が嵌合されてい
る。該ブッシュ23の図示左側には、その図示右側の端
部にフランジ部が形成されるブッシュ29が嵌合されて
いる。ブッシュ29の外周に形成される環状溝にはオイ
ルシールが嵌着されており、該オイルシールにはベアリ
ングハウジング10の軸孔10aの図示左側に形成され
る大径孔内に嵌合されるプレートシール25の内周筒部
が液密的に摺接する。ブッシュ29の図示左側のシャフ
ト20の小径部にはコンプレッサロータ19が嵌合さ
れ、小径部の端部にら合されるボルト27により固定さ
れている。これにより、ブッシュ23、29はコンプレ
ッサロータ19の図示右端面とシャフト20の小径部の
段部との間で挟持され、コンプレッサロータ19と共に
シャフト20と一体的に回転する。ブッシュ23、29
のフランジ部間には、ベアリングハウジング10の大径
孔の図示右側に固定されるスラストベアリング24が介
装されており、該スラストベアリング24にはベアリン
グハウジング10に形成され、ラジアルベアリング2
1、22へオイルを供給するオイル通路に連通されて、
ブッシュ23、29のフランジ部との摺動部間へオイル
を供給するオイル供給孔が形成されている。尚、プレー
トシール25には、ブッシュ29の筒部が貫通する孔を
有するオイル遮蔽プレート26が固定されている。ま
た、ベアリングハウジング10には吸気入口18b及び
吸気出口18aを備えたコンプレッサハウジング18が
気密的に固定されており、該コンプレッサハウジング1
8内にコンプレッサロータ19が収容される。
【0011】シャフト20の図示右端には、ベアリング
ハウジング10の図示右端に遮蔽板12を介して固定さ
れるタービンハウジング11内に位置するタービンロー
タ13が固着されている。タービンハウジング11に
は、排気入口11aと排気出口11bとが形成されてい
る。この排気入口11aには、図示しない内燃機関の排
気マニホルドが接続され、排気出口11bには図示しな
い排気出口管が気密的に接続されている。
【0012】タービンハウジング11には、図2に示す
ように、一端を排気入口11aに連通され、タービンロ
ータ13の回転方向にその断面積が漸次減少して、その
他端内周がタービンロータ13の外周に連通する第1ス
クロール部30が形成されていると共に、この第1スク
ロール部30に対して軸方向に(排気出口11b側に)
第2スクロール部31が並設されている。第2スクロー
ル部31は、第1スクロール部11aと同様に、タービ
ンロータ13の回転方向にその断面積が漸次減少するよ
うに形成されていて、区画壁37により第1スクロール
部30と軸方向に区画されている。第2スクロール部3
1の断面積の最大側端部は開口32を介して第1スクロ
ール部30の断面積の最大側端部に連通されており、ま
た、区画壁37には、放射状に延びる複数の連通孔36
が形成されている。これら連通孔36は、第1及び第2
スクロール部30、31の断面積が減少するにつれて、
その開口面積が小さくなるように、断面積が減少するに
つれて径方向長さが小さくされている。
【0013】第2スクロール部31内には、開口32を
開閉する開閉弁33が配設されている。本実施形態にお
いては、該開閉弁33は吸気出口18a内の過給圧に応
じて周知の空気圧式のアクチュエータ34及びリンク機
構35を介して開閉されるようになっていて、過給圧が
所定圧未満である内燃機関の低速回転時には、開閉弁3
3により開口が閉塞され、過給圧が所定圧以上となる内
燃機関の高速回転時には、開閉弁33により開口32が
開放される。
【0014】以上の構成からなる本実施形態の作用を説
明する。
【0015】図示しない内燃機関が始動されると、ター
ボチャージャによる過給が開始される。即ち、排気マニ
ホルドから排気入口11aに流れ込んだ排気ガスはター
ビンロータ13を回転駆動し、シャフト20と共にコン
プレッサロータ19が回転され、図示しない内燃機関を
過給する。
【0016】このとき、吸気出口18aの過給圧が所定
圧未満である内燃機関の低速回転時には、上記したよう
に開閉弁33により開口32が閉塞される。このため、
図1に矢印(黒)で示すように、排気マニホルドから排
気入口11aに流れ込んだ排気ガスが第1スクロール部
30のみを介してタービンロータ13へ供給され、ター
ビンロータ13が回転駆動される。これにより、第1ス
クロール部30を経て排気ガスがタービンロータ13の
接線方向に流れ(タービンロータ13のブレードに大き
な流入角で当たる)、効率良くタービンロータ13が回
転される。
【0017】吸気出口18aの過給圧が所定圧以上とな
る内燃機関の高速回転時には、開閉弁33により開口3
2が開放される。このため、排気マニホルドから排気入
口11aに流れ込んだ排気ガスが第1スクロール部30
へ流入すると共に、図1に矢印(白)で示すように、開
口32を通して第2スクロール部31へ流入する。第2
スクロール部31へ流れ込んだ排気ガスは、区画壁37
の連通孔36を介して第1スクロール部30へ流入して
第1スクロール部30へ流入する排気ガスと再合流し、
第1スクロール部30内の排気ガスの流れを乱す。この
結果、排気ガスがタービンロータ13のブレードに流入
角度の小さい状態で当たるようになり、タービンロータ
13を回転させる効率が低下し、タービンロータ13の
回転上昇が抑制される。また、開閉弁33の開放によ
り、第1スクロール部30及び第2スクロール部31を
用いることで、タービン容量が増大するため、排圧上昇
を抑制することができ、燃費低下を抑制することができ
る。尚、中速域においては、開閉弁33の位置を適切な
位置に制御することにより、所望のタービンロータ13
の回転数及び所望の過給圧を得ることも可能である。
【0018】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、従来のよ
うにスクロール部内に多くの可動部を設けることなく、
軸方向に区画壁を介して並設され、該区画壁に形成され
る連通孔を介して互いに連通する第1及び第2スクロー
ル部と排気入口との連通を開閉手段により開閉制御する
ことにより、タービンロータの回転力の制御及び内燃機
関の排圧上昇の抑制が可能となる。ゆえに、製造コスト
の増大及び作動信頼性の低下を招くことなく、タービン
ロータの回転力を制御可能な可変容量ターボチャージャ
を提供することができる。また、第1及び第2スクロー
ル部を軸方向に並設したため、当該ターボチャージャの
径方向寸法の大型化を招くことなく、上記した優れた効
果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による可変容量ターボチャージャの一実
施形態を示す断面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【符号の説明】
10 ベアリングハウジング 11 タービンハウジング 11a 排気入口 11b 排気出口 13 タービンロータ 18 コンプレッサハウジング 19 コンプレッサロータ 20 シャフト 30 第1スクロール部 31 第2スクロール部 32 開口 33 開閉弁(開閉手段) 34 アクチュエータ(開閉手段) 35 リンク機構(開閉手段) 36 連通孔 37 区画壁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャフトと、該シャフトの一端に固定さ
    れるタービンロータと、該タービンロータを収容すると
    共に排気入口、排気出口及び前記排気入口と前記排気出
    口とを前記タービンロータを介して連通し、その断面積
    が漸次減少するスクロール部を有するタービンハウジン
    グと、前記シャフトの他端に固定され、コンプレッサハ
    ウジング内に収容されたコンプレッサロータと、前記ス
    クロール部を前記シャフトの軸方向に第1スクロール部
    と第2スクロール部とに分割すると共に両スクロール部
    間を連通する連通孔を備えた区画壁と、前記排気入口と
    前記第1スクロール部及び前記第2スクロール部間の連
    通を選択的に開閉可能な開閉手段とを備えてなる可変容
    量ターボチャージャ。
  2. 【請求項2】 前記開閉手段は、前記排気入口を前記第
    1スクロール部及び前記第2スクロール部の一方に常時
    連通すると共に、前記排気入口を前記第1スクロール部
    及び前記第2スクロール部の他方に選択的に連通するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の可変容量ターボチャー
    ジャ。
JP10085942A 1998-03-31 1998-03-31 可変容量ターボチャージャ Pending JPH11280482A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090220335A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Atsushi Matsuo Turbine and turbocharger having the same
US20120036849A1 (en) * 2009-04-20 2012-02-16 Borgwarner Inc. Simplified variable geometry turbocharger with variable flow volumes

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