JPH11280483A - 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Info
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- JPH11280483A JPH11280483A JP10085943A JP8594398A JPH11280483A JP H11280483 A JPH11280483 A JP H11280483A JP 10085943 A JP10085943 A JP 10085943A JP 8594398 A JP8594398 A JP 8594398A JP H11280483 A JPH11280483 A JP H11280483A
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- scroll portion
- exhaust
- turbine rotor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
- F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
- F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ガス流量が多い内燃機関でもタービン効
率の高いスクロール部容積を選定できるようにするこ
と。 【解決手段】 径方向に区画壁３２を介して並設され、
該区画壁に形成される連通孔３２ａを介して互いに連通
する内側スクロール部３０及び外側スクロール部３１と
排気入口１１ａとの連通を第１開閉手段３３、４０、４
１、４２により選択的に開閉制御すると共に、排気入口
と排気出口１１ｂとをスクロール部及びタービンロータ
１３を経由せずに連通するバイパス通路３４を第２開閉
手段４０、４１、４２により選択的に開閉制御するよう
にした。
率の高いスクロール部容積を選定できるようにするこ
と。 【解決手段】 径方向に区画壁３２を介して並設され、
該区画壁に形成される連通孔３２ａを介して互いに連通
する内側スクロール部３０及び外側スクロール部３１と
排気入口１１ａとの連通を第１開閉手段３３、４０、４
１、４２により選択的に開閉制御すると共に、排気入口
と排気出口１１ｂとをスクロール部及びタービンロータ
１３を経由せずに連通するバイパス通路３４を第２開閉
手段４０、４１、４２により選択的に開閉制御するよう
にした。
Description
【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。
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。
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。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。
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。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。
【０００４】これら問題を解決する新規な可変容量ター
ボチャージャを本出願人は、特願平９−７９４３１号に
て提案した。この可変容量ターボチャージャは、スクロ
ール部を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内側スクロール部と外
側スクロール部とに分割し、これら内側スクロール部及
び外側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で、上記した問題を招くことなく、
タービンロータの回転力を制御できるようにしたもので
ある。これによれば、排気ガス量の少ない内燃機関の低
速域では、容量の少ない内側スクロール部のみに排気ガ
スを流入させ、高い排気流速を得ることでタービンロー
タを加速して過給圧を高め、所定の過給圧に達する中速
域以降では外側スクロール部にも排気ガスを流入させ、
タービンロータに当たる排気ガスの流速を下げることで
一定の過給圧となるように開閉手段の開度が制御され
る。
ボチャージャを本出願人は、特願平９−７９４３１号に
て提案した。この可変容量ターボチャージャは、スクロ
ール部を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内側スクロール部と外
側スクロール部とに分割し、これら内側スクロール部及
び外側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で、上記した問題を招くことなく、
タービンロータの回転力を制御できるようにしたもので
ある。これによれば、排気ガス量の少ない内燃機関の低
速域では、容量の少ない内側スクロール部のみに排気ガ
スを流入させ、高い排気流速を得ることでタービンロー
タを加速して過給圧を高め、所定の過給圧に達する中速
域以降では外側スクロール部にも排気ガスを流入させ、
タービンロータに当たる排気ガスの流速を下げることで
一定の過給圧となるように開閉手段の開度が制御され
る。
【０００５】ところで、タービンの効率は、図８に示す
ように、タービンロータの大きさとの兼ね合いで決定さ
れる所定のスクロール部容積にて最大効率のピークが得
られ、それよりも大きなスクロール容積ではタービン効
率が低下する。これに対し、図７に示すように、スクロ
ール部内に流入し得る排気ガスの流量は、スクロール部
の容積により決定されるため、内燃機関から排出される
排気ガスの流量に応じて最適なスクロール容積が決定さ
れる。
ように、タービンロータの大きさとの兼ね合いで決定さ
れる所定のスクロール部容積にて最大効率のピークが得
られ、それよりも大きなスクロール容積ではタービン効
率が低下する。これに対し、図７に示すように、スクロ
ール部内に流入し得る排気ガスの流量は、スクロール部
の容積により決定されるため、内燃機関から排出される
排気ガスの流量に応じて最適なスクロール容積が決定さ
れる。
【０００６】従って、上記した内燃機関から排出される
排気ガスの流量が多い内燃機関では、図７及び図８にａ
で示すようなタービン効率の低いスクロール容積を選定
せざるを得ず、内燃機関にてタービン背圧が高くなり、
内燃機関の出力の低下を招く。
排気ガスの流量が多い内燃機関では、図７及び図８にａ
で示すようなタービン効率の低いスクロール容積を選定
せざるを得ず、内燃機関にてタービン背圧が高くなり、
内燃機関の出力の低下を招く。
【０００７】ゆえに、本発明は、当該可変容量ターボチ
ャージャにおいて、排気ガス流量が多い内燃機関でもタ
ービン効率の高いスクロール部容積を選定できるように
することを、その課題とする。
ャージャにおいて、排気ガス流量が多い内燃機関でもタ
ービン効率の高いスクロール部容積を選定できるように
することを、その課題とする。
【０００８】
【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
を径方向に内側スクロール部と外側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排気出口とを前記スク
ロール部及び前記タービンロータを経由せずに連通する
バイパス通路と、前記排気入口と前記内側スクロール部
及び前記外側スクロール部間の連通を選択的に開閉可能
な第１開閉手段と、前記バイパス通路を選択的に開閉可
能な第２開閉手段を備えてなる構成としたことである。
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
を径方向に内側スクロール部と外側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排気出口とを前記スク
ロール部及び前記タービンロータを経由せずに連通する
バイパス通路と、前記排気入口と前記内側スクロール部
及び前記外側スクロール部間の連通を選択的に開閉可能
な第１開閉手段と、前記バイパス通路を選択的に開閉可
能な第２開閉手段を備えてなる構成としたことである。
【０００９】上記した手段において、前記第１開閉手段
を、前記排気入口側の前記区画壁基部に形成され、前記
内側スクロール部及び前記外側スクロール部を連通する
第１開口と、該第１開口を選択的に開閉することで前記
排気入口と前記外側スクロール部の連通を選択的に開閉
する開閉弁とから構成すると共に、前記バイパス通路の
前記排気入口側の第２開口を前記第１開口に並設し、該
第２開口が前記開閉弁により前記第１開口と同時に選択
的に開閉されるように第２開閉手段を構成しても良い。
を、前記排気入口側の前記区画壁基部に形成され、前記
内側スクロール部及び前記外側スクロール部を連通する
第１開口と、該第１開口を選択的に開閉することで前記
排気入口と前記外側スクロール部の連通を選択的に開閉
する開閉弁とから構成すると共に、前記バイパス通路の
前記排気入口側の第２開口を前記第１開口に並設し、該
第２開口が前記開閉弁により前記第１開口と同時に選択
的に開閉されるように第２開閉手段を構成しても良い。
【００１０】上記した手段によれば、スクロール部に導
入された排気ガスは、例えば内燃機関の低速域には第１
開閉手段によって内側スクロール部へ流入して、タービ
ンロータを加速し、内燃機関の中高速域には第１開閉手
段によって排気ガスは外側スクロール部にも流入し、タ
ービンロータの回転を制限させる。このときには、第２
開閉手段により排気入口よりバイパス通路を介して排気
出口へ排気ガスの一部をバイパスすることで、内側及び
外側スクロール部に排気ガスが流入することによりスク
ロール部容積が増大してタービン効率が下がる（図７）
ことが防止されて、タービン効率が最大となるスクロー
ル部容積が選定される。
入された排気ガスは、例えば内燃機関の低速域には第１
開閉手段によって内側スクロール部へ流入して、タービ
ンロータを加速し、内燃機関の中高速域には第１開閉手
段によって排気ガスは外側スクロール部にも流入し、タ
ービンロータの回転を制限させる。このときには、第２
開閉手段により排気入口よりバイパス通路を介して排気
出口へ排気ガスの一部をバイパスすることで、内側及び
外側スクロール部に排気ガスが流入することによりスク
ロール部容積が増大してタービン効率が下がる（図７）
ことが防止されて、タービン効率が最大となるスクロー
ル部容積が選定される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った可変容量タ
ーボチャージャの一実施形態を図面に基づき、説明す
る。
ーボチャージャの一実施形態を図面に基づき、説明す
る。
【００１２】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１８ａ及び
吸気出口１８ｂ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。
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１８ａ及び
吸気出口１８ｂ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。
【００１３】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。
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。
【００１４】タービンハウジング１１には、図２に示す
ように、排気入口１１ａに導入された排気ガスをタービ
ンロータ１３の外周に導くスクロール部が形成されてい
る。このスクロール部には、タービンハウジング１１に
設けられたインボリュート区画壁３２により内側スクロ
ール部３０と該内側スクロール部３０より大きな容積を
有する外側スクロール部３１が区画形成されている。内
側及び外側スクロール部３０、３１はその断面積がター
ビンロータ１３の回転方向（図２において反時計方向）
に漸次減少するように設けられていて、またインボリュ
ート区画壁３２の下流側部分には異なる傾斜面（第１の
面及び第２の面）を有し、内側及び外側スクロール部３
０、３１を連通する複数の連通孔３２ａが形成されてい
る。各連通孔３２ａの上流側の傾斜面である第１の面
は、タービンロータ１３の接線方向に内側スクロール部
３０側へ延びており、各連通孔３２ａの下流側の傾斜面
である第２の面は、タービンロータ１３の回転中心の近
くへ向かって垂直に近い角度で内側スクロール部３０側
へ延びている。尚、内側スクロール部３０の上流側端部
は排気入口１１ａに常に連通されており、その下流側端
部はタービンロータ１３のブレードの外周部に開口して
いる。
ように、排気入口１１ａに導入された排気ガスをタービ
ンロータ１３の外周に導くスクロール部が形成されてい
る。このスクロール部には、タービンハウジング１１に
設けられたインボリュート区画壁３２により内側スクロ
ール部３０と該内側スクロール部３０より大きな容積を
有する外側スクロール部３１が区画形成されている。内
側及び外側スクロール部３０、３１はその断面積がター
ビンロータ１３の回転方向（図２において反時計方向）
に漸次減少するように設けられていて、またインボリュ
ート区画壁３２の下流側部分には異なる傾斜面（第１の
面及び第２の面）を有し、内側及び外側スクロール部３
０、３１を連通する複数の連通孔３２ａが形成されてい
る。各連通孔３２ａの上流側の傾斜面である第１の面
は、タービンロータ１３の接線方向に内側スクロール部
３０側へ延びており、各連通孔３２ａの下流側の傾斜面
である第２の面は、タービンロータ１３の回転中心の近
くへ向かって垂直に近い角度で内側スクロール部３０側
へ延びている。尚、内側スクロール部３０の上流側端部
は排気入口１１ａに常に連通されており、その下流側端
部はタービンロータ１３のブレードの外周部に開口して
いる。
【００１５】インボリュート区画壁３２の基部（上流側
端部）には、図１乃至図３に示すように、内側及び外側
スクロール部３０、３１を連通する開口３３が形成され
ている。第２スクロール部３１内には、図２乃至図４に
示すように、開口３３を開閉する開閉弁４０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１８ｂ内の過給圧に応じて周知の空気圧式のアクチュ
エータ４２及びリンク機構４１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４０により開口３３が閉塞され、
過給圧が所定圧以上となる内燃機関の中高速回転時に
は、開閉弁４０により開口３３が開放される。
端部）には、図１乃至図３に示すように、内側及び外側
スクロール部３０、３１を連通する開口３３が形成され
ている。第２スクロール部３１内には、図２乃至図４に
示すように、開口３３を開閉する開閉弁４０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１８ｂ内の過給圧に応じて周知の空気圧式のアクチュ
エータ４２及びリンク機構４１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４０により開口３３が閉塞され、
過給圧が所定圧以上となる内燃機関の中高速回転時に
は、開閉弁４０により開口３３が開放される。
【００１６】また、タービンハウジング１１には、排気
入口１１ａと排気出口１１ｂとをタービンロータ１３を
経由しないで連通するバイパス通路３４が設けられてい
て、該バイパス通路３４の排気入口１１ａ側開口３４ａ
は図３及び図４に示すように、開口３３に並設されてい
る。本実施形態においては、バイパス通路３４の排気入
口１１ａ側開口３４ａは開口３３と同時に開閉弁４０に
より開閉されるようになっている。
入口１１ａと排気出口１１ｂとをタービンロータ１３を
経由しないで連通するバイパス通路３４が設けられてい
て、該バイパス通路３４の排気入口１１ａ側開口３４ａ
は図３及び図４に示すように、開口３３に並設されてい
る。本実施形態においては、バイパス通路３４の排気入
口１１ａ側開口３４ａは開口３３と同時に開閉弁４０に
より開閉されるようになっている。
【００１７】以上の構成からなる本実施形態の作用を説
明する。
明する。
【００１８】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。
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。
【００１９】このとき、吸気出口１８ｂ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４０により開口３３及びバイパス通路３４の開
口３４ａが図２乃至図４に示すように閉塞される。この
ため、図２に示すように、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内側スクロール部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、高い排気流速
が得られると共に、内側スクロール部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が回転されてタービンロータ１３
が加速し過給圧が高められる。
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４０により開口３３及びバイパス通路３４の開
口３４ａが図２乃至図４に示すように閉塞される。この
ため、図２に示すように、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内側スクロール部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、高い排気流速
が得られると共に、内側スクロール部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が回転されてタービンロータ１３
が加速し過給圧が高められる。
【００２０】吸気出口１８ｂの過給圧が所定圧以上とな
る内燃機関の中高速回転時には、開閉弁４０により開口
３３及びバイパス通路３４の開口３４ａが図５及び図６
に示すように、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内側スクロ
ール部３０へ流入すると共に、図５及び図６に示すよう
に、開口３３を通して外側スクロール部３１へ流入す
る。外側スクロール部３１へ流れ込んだ排気ガスは、区
画壁３２の連通孔３２ａを介して内側スクロール部３０
へタービンロータ１３の回転中心へ向けて流入して内側
スクロール部３０へ流入する排気ガスと再合流し、内側
スクロール部３０内の排気ガスのタービンロータ１３の
接線方向の流れをタービンロータ１３の回転中心側への
流れに変えると共にタービンロータ１３に当たる排気ガ
スの流速が低下する。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て過給圧
が一定に保たれる。
る内燃機関の中高速回転時には、開閉弁４０により開口
３３及びバイパス通路３４の開口３４ａが図５及び図６
に示すように、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内側スクロ
ール部３０へ流入すると共に、図５及び図６に示すよう
に、開口３３を通して外側スクロール部３１へ流入す
る。外側スクロール部３１へ流れ込んだ排気ガスは、区
画壁３２の連通孔３２ａを介して内側スクロール部３０
へタービンロータ１３の回転中心へ向けて流入して内側
スクロール部３０へ流入する排気ガスと再合流し、内側
スクロール部３０内の排気ガスのタービンロータ１３の
接線方向の流れをタービンロータ１３の回転中心側への
流れに変えると共にタービンロータ１３に当たる排気ガ
スの流速が低下する。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て過給圧
が一定に保たれる。
【００２１】このとき、内側及び外側スクロール部３
０、３１に排気ガスが流入することによりスクロール部
容積が見かけ上増大してタービン効率が見かけ上は下が
るが、開閉弁４０によりバイパス通路３４が開放され、
排気入口１１ａへ導入された排気ガスの一部がバイパス
通路３４を介して排気出口１１ｂへバイパスされてスク
ロール部内流入可能流量が図８のように減少するので、
スクロール部容積の増大は見かけよりも小さくなる。こ
のため、図７に示すようにタービン効率を最大に維持し
つつ、上記したタービンロータ１３の回転制御が可能と
なる。
０、３１に排気ガスが流入することによりスクロール部
容積が見かけ上増大してタービン効率が見かけ上は下が
るが、開閉弁４０によりバイパス通路３４が開放され、
排気入口１１ａへ導入された排気ガスの一部がバイパス
通路３４を介して排気出口１１ｂへバイパスされてスク
ロール部内流入可能流量が図８のように減少するので、
スクロール部容積の増大は見かけよりも小さくなる。こ
のため、図７に示すようにタービン効率を最大に維持し
つつ、上記したタービンロータ１３の回転制御が可能と
なる。
【００２２】また、本実施形態においては、１つの開閉
弁４０により開口３３とバイパス通路３４の開口３４ａ
の開閉を制御することができるので、簡素な構成で上記
したタービン効率及びタービンロータ１３の回転制御が
達成される。
弁４０により開口３３とバイパス通路３４の開口３４ａ
の開閉を制御することができるので、簡素な構成で上記
したタービン効率及びタービンロータ１３の回転制御が
達成される。
【００２３】
【発明の効果】以上の如く、請求項１の発明によれば、
径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内側スクロール部及び
外側スクロール部と排気入口との連通を第１開閉手段に
より選択的に開閉制御することにより、例えば内燃機関
の低速域には排気ガスを第１開閉手段によって内側スク
ロール部へ流入させ、タービンロータを加速し過給圧を
高め、内燃機関の中高速域には第１開閉手段によって排
気ガスを外側スクロール部にも流入させ、タービンロー
タの回転を制限させることができ、高温の排気ガス中に
多くの可動部を設けて、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を制御
することができる。また、排気入口と排気出口とをスク
ロール部及びタービンロータを経由せずに連通するバイ
パス通路を第２開閉手段により選択的に開閉制御される
ので、例えば内燃機関の高速域に第２開閉手段により排
気入口よりバイパス通路を介して排気出口へ排気ガスの
一部をバイパスさせることで、内側及び外側スクロール
部に排気ガスが流入することによりスクロール部容積が
増大してタービン効率が下がることを防止することがで
きて、タービン効率が最大となるスクロール部容積を選
定することが可能となる。
径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内側スクロール部及び
外側スクロール部と排気入口との連通を第１開閉手段に
より選択的に開閉制御することにより、例えば内燃機関
の低速域には排気ガスを第１開閉手段によって内側スク
ロール部へ流入させ、タービンロータを加速し過給圧を
高め、内燃機関の中高速域には第１開閉手段によって排
気ガスを外側スクロール部にも流入させ、タービンロー
タの回転を制限させることができ、高温の排気ガス中に
多くの可動部を設けて、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を制御
することができる。また、排気入口と排気出口とをスク
ロール部及びタービンロータを経由せずに連通するバイ
パス通路を第２開閉手段により選択的に開閉制御される
ので、例えば内燃機関の高速域に第２開閉手段により排
気入口よりバイパス通路を介して排気出口へ排気ガスの
一部をバイパスさせることで、内側及び外側スクロール
部に排気ガスが流入することによりスクロール部容積が
増大してタービン効率が下がることを防止することがで
きて、タービン効率が最大となるスクロール部容積を選
定することが可能となる。
【００２４】請求項２の発明によれば、第１開閉手段と
第２開閉手段を共通化し、１つの開閉弁で排気入口と内
側スクロール部及び外側スクロール部間の連通の開閉及
びバイパス通路の開閉を制御することができるので、簡
素な構成で排気ガス流量が多い内燃機関でもタービン効
率の高いスクロール部容積を選定することが可能とな
る。
第２開閉手段を共通化し、１つの開閉弁で排気入口と内
側スクロール部及び外側スクロール部間の連通の開閉及
びバイパス通路の開閉を制御することができるので、簡
素な構成で排気ガス流量が多い内燃機関でもタービン効
率の高いスクロール部容積を選定することが可能とな
る。
【図１】本発明に従った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。
実施形態を示す断面図である。
【図２】開閉弁が閉弁した状態を示す図１のＡ−Ａ断面
図である。
図である。
【図３】図２のＢ矢視図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】開閉弁が開弁した状態を示す図１のＡ−Ａ断面
図である。
図である。
【図６】開閉弁が開弁した状態を示す図３のＣ−Ｃ断面
図である。
図である。
【図７】タービン効率とスクロール部容積との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図８】スクロール部内流入可能流量とスクロール部容
積との関係を示す特性図である。
積との関係を示す特性図である。
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 内側スクロール部 ３１ 外側スクロール部 ３２ インボリュート区画壁 ３２ａ 連通孔 ３３ 開口（第１開口） ３４ バイパス通路 ３４ａ バイパス通路の排気入口側開口（第２開口） ４０ 開閉弁（第１開閉手段、第２開閉手段） ４１ リンク機構（第１開閉手段、第２開閉手段） ４２ アクチュエータ（第１開閉手段、第２開閉手段）
Claims (2)
- 【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
クロール部を径方向に内側スクロール部と外側スクロー
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排気出口と
を前記スクロール部及び前記タービンロータを経由せず
に連通するバイパス通路と、前記排気入口と前記内側ス
クロール部及び前記外側スクロール部間の連通を選択的
に開閉可能な第１開閉手段と、前記バイパス通路を選択
的に開閉可能な第２開閉手段を備えてなる可変容量ター
ボチャージャ。 - 【請求項２】 前記第１開閉手段を、前記排気入口側の
前記区画壁基部に形成され、前記内側スクロール部及び
前記外側スクロール部を連通する第１開口と、該第１開
口を選択的に開閉することで前記排気入口と前記外側ス
クロール部の連通を選択的に開閉する開閉弁とから構成
すると共に、前記バイパス通路の前記排気入口側の第２
開口を前記第１開口に並設し、該第２開口が前記開閉弁
により前記第１開口と同時に選択的に開閉されるように
第２開閉手段を構成した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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10085943A JPH11280483A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 可変容量ターボチャージャ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10085943A JPH11280483A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 可変容量ターボチャージャ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11280483A true JPH11280483A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13872855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10085943A Pending JPH11280483A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 可変容量ターボチャージャ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11280483A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047246A1 (ja) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | 三菱重工業株式会社 | 可変容量タービン |
| US20120036849A1 (en) * | 2009-04-20 | 2012-02-16 | Borgwarner Inc. | Simplified variable geometry turbocharger with variable flow volumes |
| EP3055529A4 (en) * | 2013-10-09 | 2017-06-28 | Borgwarner Inc. | Method of controlling wastegate flow using port side wall contour |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10085943A patent/JPH11280483A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047246A1 (ja) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | 三菱重工業株式会社 | 可変容量タービン |
| JP2010101271A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 可変容量タービン |
| US8814506B2 (en) | 2008-10-24 | 2014-08-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Variable capacity turbine |
| US20120036849A1 (en) * | 2009-04-20 | 2012-02-16 | Borgwarner Inc. | Simplified variable geometry turbocharger with variable flow volumes |
| US8984879B2 (en) * | 2009-04-20 | 2015-03-24 | Borgwarner Inc. | Simplified variable geometry turbocharger with variable flow volumes |
| EP3055529A4 (en) * | 2013-10-09 | 2017-06-28 | Borgwarner Inc. | Method of controlling wastegate flow using port side wall contour |
| US9988974B2 (en) | 2013-10-09 | 2018-06-05 | Borgwarner Inc. | Method of controlling wastegate flow using port side wall contour |
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