JPH11506508A - 排気ガスターボチャージャー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に自動車の内燃機関のための排気ガスターボチャージャーにおいて、タービン羽根車（１２）に対して主として半径方向に走るタービン流入口（１６）と、タービンから軸方向に離れる流出管路（２２）とを備えるタービンハウジング（１８）が設けられており、排気ガスタービンの有利な構造上の寸法を得るために、流出管路（２２）が湾曲しており、このため排気ガスの主として半径方向の流出が達成される。タービンハウジング（１８）はさらに統合したバイパス管路（２６）を備えており、このバイパス管路がタービンハウジング（１８）に接線方向に走って、同じく半径方向の排気ガス流出を確保している。

Description

【発明の詳細な説明】 排気ガスターボチャージャー この発明は請求項１の前提部に記載の、特に自動車の内燃機関のための排気ガ スターボチャージャーに関する。 内燃機関の低い方の負荷領域において過給圧を迅速に構成するために、排気ガ スターボチャージャーが多数導入され、比較的高い方の負荷領域におけるその吸 込力についてはすでに解決済みである。全負荷で高い回転数の場合、排気ガスの かなりの部分がタービンを通らずにバイパス管路を通じて導かれる。その場合、 排気ガスの流体動力学的に有利な排出のために、タービンハウジングまたは流れ 案内が構成されていなければならないことは当然のことである。しかしこれらの 努力は、特に自動車の内燃機関の場合、エンジン室内には取付け部品が多いため 、しばしば著しい構造上の制約に遭遇する。 この発明の課題は、改善された排気ガス排出、縮小した取付け部品寸法および より少ない重量を有する排気ガスターボチャージャーを提案することにある。 この課題はこの発明により、請求項１の特徴部によって解決される。この発明 の有利な再構成はその他の請求項に記載されている。 この発明により提案されるのは、タービンハウジング内部の流出管路を湾曲し て仕上げ、最初タービン羽根車から軸方向に出る排気ガスの流出が、その流入と 同じく半径方向に行われることである。 意外なことにこの結果、請求項２によるバイパス管路と組合せて、タービン側で より短く製造され、また適応能力においてはるかに柔軟な排気ガスターボチャー ジャーが得られ、これは全体として見て、可能なより有利な排気ガス管路案内に よって、能力と効率において改善されている。 取付け部品の状況に応じて、この場合バイパス管路はほぼ直線に、あるいは少 なくとも一部分はタービン羽根車の接線方向に走ることができ、しかも特にター ビン流入口の流れに有利な隔壁と組合せて、僅かな背圧しか生じない排気ガス排 出を、特に内燃機関の全負荷領域において達成することができる。 この発明の一実施例を以下さらに詳細に説明する。 第１図において統合したバイパス管路とバイパス弁を備える、自動車における 内燃機関のための排気ガスターボチャージャーの排気ガスタービンの縦断面図を 示し、 第２図においては第１図による排気ガスタービンのバイパス管路の線II−IIで 切断した断面図、 第３図では湾曲して走るバイパス管路を備える第１図とは別の排気ガスタービ ンの横断面図、 第４図では同じくほぼ直線に走るバイパス管路を備える、第１図とは別の排気 ガスターボチャージャーの部分横断面図を示している。 １０は自動車における内燃機関のための排気ガスターボチャージャーの排気ガ スタービンを表し、その片持ち支承したタービン羽根 車１２は、シャフト１４を通じて、排気ガスターボチャージャーの図示されてい ない圧縮機を駆動する。 タービン羽根車１２は、タービンハウジング１８のらせん状に狭まるタービン 流入口１６の中に配置されており、流入フランジ２０を通じて半径方向に流入す る排気ガスを、通常の方法で円周方向に転換し、タービン羽根車１２の周辺部に 配分する。 タービン羽根車１２を通過した後、排気ガスは先ずタービン羽根車から軸方向 に出て、約９０度湾曲して走る流出管路２２の中で転換されるため、排気ガスは 流出フランジ２４を経てタービン羽根車１２のほぼ半径方向に向って排気ガスタ ービン１０を離れる。 タービンハウジング１８の内部にはさらにバイパス管路２６が配置されており 、このバイパス管路は流入フランジ２０から流出フランジ２４へと走っており、 一定量の排気ガスはタービン羽根車１２を通らずに導かれる。タービン流入口１ ６からのバイパス管路２６の分岐は、タービンハウジング１８の流れに有利に形 成された隔壁２８を通じて行われ、この隔壁は横断面で見て（第２図参照）、ほ ぼ翼の形に構成されている。 タービン流入口１６の面と平行し、タービン羽根車１２に対して略接線方向に 、直線に走るバイパス管路２６は、公知の方法でバイパス管路２６を閉鎖するフ ラップ３２を備えるバイパス弁３０を通じて制御されている。バイパス弁３０の 機能は通常、例えば１バー ルの目標過給圧に達した時、フラップ３２を駆動し、余剰の排気ガスをタービン を通さない方向に導くことにある。 第１図と第２図に示すように、バイパス管路２６は（第１図では破線で示す） ほとんど湾曲していないため、流入方向と流出方向はほとんど同じである。その 結果、タービン羽根車１２の傍らを通る排気ガスとなり比較的損失のない排出と なる。 有利な取付け寸法と流れ案内を得るために、流入フランジ２０と流出フランジ ２４は互いに平行に、ほとんどずれないで対向しており、これによって特に排気 ガスターボチャージャーの製造長さが明らかに縮小できる。さらに排気ガスは排 気ガスタービンを通じて短い行程で内燃機関からその他の排気ガス装置へと排出 することができる。 第３図と第４図に示した排気ガスタービンは、説明のないところは第１、２図 に示した排気ガスタービンに対応しており、特に流出管路２２は、前述した約９ ０度湾曲のことを考えるとタービン羽根車１２の回転軸周りでの空間的曲りにつ いて理解できる。機能的に同じ部品は同じ参照番号を付した。 第３図において排気ガスタービン１０′の流出フランジ２４′は、前記のよう に流入フランジ２０′と対向しておらず、円周ではタービン羽根車１２に向って 適度にずれている。したがって極めて短くしたバイパス管路２６′のみが湾曲し ており、管路経路の一部分は （見て直ちに明らかとなるように）タービン羽根車１２に対して接線方向に走っ ており、次にほぼ半径方向に向って流出フランジ２４′に合流している。 第４図は排気ガスタービン１０″の別の実施例を示し、バイパス管路２６″は この場合、再びほぼ直線的にタービン流入口１６″または流入フランジ２０″か らタービン羽根車１２に対して接線方向に流出フランジ２４″へと走り、そこで タービン羽根車１２のほぼ半径方向の出口を有している。図面の平面ではさらに 流出管路２２がずれて走っており、この流出管路はタービン羽根車１２から軸方 向に出て、ほぼ９０度の湾曲を経て半径方向にある流出フランジ２４″のところ に到る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１１月２９日 【補正内容】 明細書 排気ガスターボチャージャー この発明は請求項１の前提部に記載の、特に自動車の内燃機関のための排気ガ スターボチャージャーに関する。 内燃機関の低い方の負荷領域において過給圧を迅速に構成するために、排気ガ スターボチャージャーが多数導入され、比較的高い方の負荷領域におけるその吸 込力についてはすでに解決済みである。全負荷で高い回転数の場合、排気ガスの かなりの部分がタービンを通らずにバイパス管路を通じて導かれる。その場合、 排気ガスの流体動力学的に有利な排出のために、タービンハウジングまたは流れ 案内が構成されていなければならないことは当然のことである。しかしこれらの 努力は、特に自動車の内燃機関の場合、エンジン室内には多くの取付け部品が多 いため、しばしば著しい構造上の制約に遭遇する。 EP-A2-0 334 228 により、２台の排気ガスターボチャージャーを備える複式タ ーボチャージャー配置が既知であり、この場合、両排気ガスタービンは互いに反 対側に取付けられている。タービンから出る排気ガスはこの場合、流出管路の湾 曲した経路によって半径方向に転換され、反対方向の両排気ガス流の乱れを避け る。余剰の排気ガス量の排出のため、両排気ガスタービンの外部にバイパスが設 けられている。 この発明の課題は、有利な取付け寸法でのさらに改善された排気 ガス排出と少い重量とを有する、同種の排気ガスターボチャージャーを提案する ことにある。 この課題はこの発明により、請求項１の特徴部によって解決される。この発明 の有利な再構成はその他の請求項に記載されている。 この発明によって提案されるのは、タービンハウジングの中にまとめられたバ イパス管路も、同じく半径方向に向って、流出管路に接続する流出フランジに出 口をつけることである。 内部にまとめられたバイパス管路は、タービンからと、余分にバイパス管路か らの流出する排気ガスを半径方向に向けることとの組合せで、タービン側ではる かに短い構造の、適応能力においてはるかに柔軟な排気ガスターボチャージャー が得られ、これは全体として見て可能な、より有利な排気ガス導管案内のため、 能力と効率において改善されている。 取付け部品の状況に応じて、この場合バイパス管路はほぼ直線に、あるいは少 なくとも一部分はタービン羽根車の接線方向に走ることができ、しかも特にター ビン流入口の流れに有利な隔壁と組合せて、僅かな背圧しか生じない排気ガス排 出を、特に内燃機関の全負荷領域において達成することができる。 この発明の一実施例を以下さらに詳細に説明する。 第１図において統合したバイパス管路とバイパス弁を備える、自動車における 内燃機関のための排気ガスターボチャージャーの排気 ガスタービンの縦断面図を示し、 第２図においては第１図による排気ガスタービンのバイパス管路の線II−IIで 切断した断面図、 第３図では湾曲して入るバイパス管路を備える第１図とは別の排気ガスタービ ンの横断面図、 第４図では同じくほぼ直線に走るバイパス管路を備える、第１図とは別の排気 ガスターボチャージャーの部分横断面図を示している。 １０は自動車における内燃機関のための排気ガスターボチャージャーの排気ガ スタービンを表し、その片持ち支承したタービン羽根 請求の範囲 １．特に自動車の内燃機関のための排気ガスターボチャージャーが、タービン羽 根車にほぼ半径方向に走るタービン流入口とタービンから軸方向に出る流出フラ ンジ付き流出管路とを備えるタービンハウジングを有しており、しかも流出管路 がタービンハウジング内部で主として半径方向の排気ガス流出を得るために湾曲 しており、またタービンを迂回しバイパス弁を通じて制御されるバイパスを有す るものであって、 タービンハウジング（１０）中にまとめられたバイパス管路（２６）も同じく 半径方向に向けられ流出管路（２２）に接続する流出フランジ（２４）に出口を 有することを特徴とするもの。 ２．バイパス管路（２６）が流入フランジ（２０）から流出フランジ（２４）ま で、少なくとも部分的にタービン羽根車（１２）に対して接線方向に走ることを 特徴とする、請求項１に記載の排気ガスターボチャージャー。 ３．バイパス管路（２６）が流入フランジ（２０）から流出フランジ（２４）ま でほぼ直線に走ることを特徴とする、請求項１または２に記載の排気ガスターボ チャージャー。 ４．タービンハウジング（１０）の流入フランジ（２０）と流出フランジ（２４ ）とが、タービン羽根車（１２）の円周方向に互いにずらせて配置されているこ とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガスターボチャージ ャー。 ５．流入フランジと流出フランジとが互いに対向して配置されていることを特徴 とする、請求項４に記載の排気ガスターボチャージャー。 ６．バイパス管路（２６）とタービン流入口（１６）との間の配分が、タービン ハウジング（１８）の流体動力学的に構成された隔壁（２８）によって行われる ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気ガスターボチャー ジャー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に自動車の内燃機関のための排気ガスターボチャージャーが、タービン羽 根車にほぼ半径方向に走るタービン流入口と、タービンから軸方向に出る流出管 路とを備えるタービンハウジングを有しているものであって、 タービンハウジング（１０）の内部の流出管路（２２）が、排気ガスのほぼ半 径方向の流出を得るために湾曲していることを特徴とするもの。 ２．バイパス管路（２６）も同じく半径方向に向って、流出管路（２２）に接続 する流出フランジ（２４）に出口をもっていることを特徴とする、タービンハウ ジング（１０）に統合したバイパス管路（２６）を備える、請求項１に記載の排 気ガスターボチャージャー。 ３．バイパス管路（２６）がタービン流入口（１６）から流出フランジ（２４） へと、少なくとも部分的にタービン羽根車（１２）に対して接線方向に走ること を特徴とする、請求項１または２に記載の排気ガスターボチャージャー。 ４．バイパス管路（２６）が流入フランジ（２０）から流出フランジ（２４）ま でほぼ直線に走行することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の 排気ガスターボチャージャー。 ５．タービンハウジング（１０）の流入フランジ（２０）と流出フ ランジ（２４）とが、タービン羽根車（１２）の円周方向に互いにずらせて配置 されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガスタ ーボチャージャー。 ６．流入フランジと流出フランジとが互いに対向して配置されていることを特徴 とする、請求項５に記載の排気ガスターボチャージャー。 ７．バイパス管路（２６）とタービン流入口（１６）との間の配分が、タービン ハウジング（１８）の流体動力学的に構成された隔壁（２８）によって行われる ことを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の排気ガスターボチ ャージャー。