JPS5970830A - タ−ボ過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はターボ過給機に係シ、特に／Ｊ％形自形自動車
ンジンに好適な高速回転・小形ターボ過給機に関する。

〔従来技術〕

エンジン排気量が２を以下の小形エンジンに用いられる
ターボ過給機では、ターボ過給機の軽量・小形化を実現
するため、最高回転速度は１５万導以上の高速回転とな
っている゛。このような高速回転では従来の油潤滑の軸
受を使用すると軸受損失が大きくなりターボ過給機の総
合効率が低下する。特にタービン出力の小さいエンジン
低速回転域では軸受損失の影響が大きく、ターボ過給機
の回転速度が上昇しないだめ所要の過給圧力が得られず
、エンジン低速回転域で出力トルクが不足する原因とな
る。

この対策のためには油軸受に代わシ空気を作動流体とす
る気体軸受を用いることができる。気体軸受の動力損失
は油軸受の場合の約１／１０であｐ１総合効率を大幅に
改善することが可能である。

また、気体軸受を用いるとオイルシール構造が不要とな
り、油漏れ、高熱による油の炭化等の不具合を解決する
ことができる等の利点がある。

タービン側の軸受はタービン羽根車の高熱によって高温
状態となるから、気体軸受には耐熱性の材料が採用され
るが、ガソリンエンジンの場合にはタービン羽根車と回
転軸との結合部の温度が６００Ｃにも達するからさらに
冷却する必要がある。また気体軸受自体が発生する熱も
取シ去る必要がある。さらに高温ガスと異物のタービン
側から軸受部への侵入を防ぐためにシール対策が必要で
ある。コンプレッサ側のシールに関してはコンプレッサ
羽根車を通過する空気が新鮮空気の場合には、軸受部へ
の空気の漏れは許容できるが、コンプレッサの上流側に
気化器が配置され、ガソリンの混合気がコンプレッサを
通過する場合には、シールを完全にする必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、気体軸受を内蔵するターボ過給機の州
受部の冷却方法とシール方法を提供するととＫある。

〔発明の概要〕

軸受部の冷却媒体として新鮮空気を利用する方法が最も
構造が簡単になる。冷却媒体はタービン側からの排気ガ
スのシールにも使用するから少なくともタービン側圧力
レベルより高くなければなの らない。このため高圧の空気としてコンプレッサ吐出し
側の空気を使用する。しかし、ターボ過給機のタービン
とコンプレッサの組合わせによってはタービン側の圧力
はコンプレッサの吐出シ圧力より高くなる場合があるか
ら、この場合にはターボ過給機と独立して設けた微小流
量の空気圧縮機によって高圧空気を供給する。この空気
圧縮機の吐出し圧力はｌＫりｔ７ｃＭ（ゲージ圧）程度
であり、エンジンあるいは電動機によって駆動される。

まだ、コンプレッサの吐出し側と軸受部との間をっなぐ
流路には逆止弁を設け、排気ガスがコンプレッサ吐出し
側へ還流することを防止する。また上述の別置形の空気
圧縮機を使用する場合にはコンプレッサ側のシールも可
能となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によシ説明する。

図示されていないエンジンの排気ガスによって作動する
タービン羽根車１は回転軸２に固定されている。該ター
ビン羽根車１をおおうようにタービンケーシング３が設
けられており、タービン羽根車１を通過する排気ガスは
タービンケーシング３の排気口４から図示されていない
排気管へ排出される。前記回転軸２はセンター７１ウジ
ング５の内部ニ設けられたタービン側ジャーナル気体軸
受６とコンプレッサ側ジャーナル気体軸受７によって回
転するように支承きれている。前記センターハウジング
５には前記タービンケーシング３がボルト８によって固
定されておシ、さらにタービンケーシング３とセンター
７１ウジング５の端面にヒートシュラウド９がはさまれ
ている。ヒートシュラウド９はタービン羽根車１の背面
からの伝熱を遮断するように設けてあり、ヒートシュラ
ウド９とセンターハウジング５との間には断熱室１０が
構成されるようになっている。回転軸２のタービン羽根
車１と反対側の一端にはコンプレッサ羽根車１１がナツ
ト１２によって固定されている。また、コンプレッサ羽
根車１１とコンプレッサ側ジャーナル軸受７との間には
スラストディスク１３が回転軸２に固定されている。ス
ラストディスク１３の両面にはスラスト気体軸受１４が
ディスクの両回板面に相対するようにセンターノ・ウジ
ング５とバックプンート１５にそれぞれ固定さｔしてい
る。バックプンート１５はポル）１６によってセンター
ハウジング５に固定されている。吐出しロ１７ｅ有する
コンプレッサケーシング１８がコンプレッサ羽根車１１
をかこむように設けてられてオリ、コン７’Ｖツサケー
ンング１８Ｌｒｉセンターハウジング５にポル）１９に
よって固定されている。

コンプレッサケーシング１８の一部をなす吐出し管２０
に汀センターハウジング５と接続する導管２１が接続さ
れている。導管２１には逆止弁２２が設けられている。

センターハウジング５の内部には４看２１につながる流
路２３がタービン側ジャーナル軸受の外周を通って断熱
室１０につながるように設けられている。またセンター
ハウジング５のタービン側ジャーナルｍ受６　トコンプ
Ｖツサ側ジャーナル軸受７との中間部に細孔２４が設け
られ、軸穴２５は細孔２４によって大気と通じている。

エンジンからの排気ガスによってタービン羽根車１が、
駆動され、回転軸２が高速回転になるとジャーナル気体
軸受６，７は回転軸２とのすき間に空気膜を形成し、回
転軸２は非常に小さな軸受損失のもとに回転する。また
軸スラストはスラスト気体軸受１４によって支持され、
回転軸の軸方向位置が保持される。コンプレッサ羽根車
１１が高速回転になると吐出し側の圧力が高くなり、吐
出し管２０の内部の高圧空気の一部は導管２１を通って
センターハウジング５に導かれる。高圧空気は流路２３
を流れてジャーナル気体軸受６の外周を冷却したのち断
熱室１０に入る。断熱室１０の圧力はタービン側の圧力
より高いから断熱室１０の内部の空気の一部はヒートシ
ュラウド９と回転軸２との間のすき間を通ってタービン
側へ流れる。

したがってタービン側からの排気ガスの軸受側への漏れ
を防ぐことができる。さらに残シの空気はジャーナル気
体軸受６の内周を通シ軸受で発生する熱を取って軸穴２
５へ流入し細孔２４から外部へ流出する。一方、コンプ
レッサ羽根車１１の裏面からもパックプレート１５と羽
根重工とのすき間を通って高圧空気がスラスト気体軸受
１４を流れて冷却し、次にコンプレッサ側のジャーナル
気体軸受７を冷却して細孔２４から外部へ流出する。

第２図に別の実施例を示す。３０はエンジン本体であシ
、３１は気体軸受を内蔵するターボ過給機である。エン
ジン３０の吸気管３２にターボ過給機３１の吐出しロエ
７が接続されている。ターボ過給機３１のタービンケー
シング３はエンジン３０の排気マニホールド３３に接続
されている。

３４はターボ過給機３１と独立して設けられた空気圧縮
機であ）、エンジン３０のクランク軸３５によってベル
ト３６を介して駆動される。空気圧縮機の吐出口は導管
３７によってターボ過給機３１のセンターハウジング５
に接続されてお９、高圧の空気がターボ過給機３１の気
体軸受へ供給するようになっている。センターハウジン
グ内部の構造は第１図の実施例と同じ構造である。導管
３７には逆止弁３８が設けられている。

エンジン３０が作動するとベルト３６を介して空気圧縮
機３４が駆動される。ターボ過給機３１に供給する空気
流量は小量でよいから空気圧縮機３４には容積膨圧縮機
が好適である。空気圧縮機３４の吐出し圧力は、タービ
ンあるいはコンプレッサの圧力の最高値よシ高く設定さ
れるから、空気は常に導管３７を通じてターボ過給機３
１に供給され、気体軸受の冷却とシールを実現すること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ターボ過給機に使用される動圧軸受の
冷却とシールが笑現できるので、軸受の信頼性が向上し
、耐久性が改善できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は本発明の
別の実Ｍｆｉｌの系統図である。 １・・・タービン羽根車、２・・・回転軸、６，７・・
・ジャーナル気体軸受、１４・・・スラスト気体軸受、
１１・・・コンプレッサ羽根車、２１・・・導管、２２
・・・逆止弁、３４・・・空気圧縮機。 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一回転軸にエンジンからの排気ガスによって駆動
   されるタービンとエンジンへ空気を過給するコンプレッ
   サが設けられ、該回転軸は動圧形気体軸受によって支承
   されるターボ過給機において− コンプレッサの吐出側から気体軸受部へ高圧空気を導く
   流路を有し、該流路にはコンプレッサの吐出側への逆流
   を防止する手段を設けたことを特徴とするターボ過給機
   。