JPS6019918A - タ−ボ過給機の排気タ−ビン - Google Patents

タ−ボ過給機の排気タ−ビン

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JPS6019918A
JPS6019918A JP58126350A JP12635083A JPS6019918A JP S6019918 A JPS6019918 A JP S6019918A JP 58126350 A JP58126350 A JP 58126350A JP 12635083 A JP12635083 A JP 12635083A JP S6019918 A JPS6019918 A JP S6019918A
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JP
Japan
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turbine
passage
control valve
exhaust
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP58126350A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakatsu Niikura
新倉 正勝
Wataru Yamazaki
渉 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Publication of JPS6019918A publication Critical patent/JPS6019918A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/148Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of rotatable members, e.g. butterfly valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/18Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
    • 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

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】 本発明は自動車用等の内燃機関の排気系の途中に介装さ
れる、ターボ過給機の排気タービンに関するものである
一般にターボ過給機は、高速での出力が大きいこと、煤
料桶費率糾丈塀λ表へ駆動のための機械的装置が不要で
あること等の利点があり、広く自動車用エンジンに利用
されているが、このものは、エンジンの高速時には高い
過給圧が得られるのに反してその低速時の過給圧が低く
、所望のトルクの増加率が得にくい難点がある。ところ
でターボ過給機を、使用回転域が広い自動車用機関に使
用する場合にはエンジンの低速域での過給圧を高めトル
ク増加率を高速域なみにすることが望ましい。
本発明は、か\る実情にかんがみてなされたものでター
ボ過給機の排気タービンにわずかな改良を加えるだけで
低速域でのトルク増加率を高め、自動車用として好適な
過給機の排気タービンを得ることを目的とするものであ
る。
本発明によれば、前記目的達成のため渦巻状タービンハ
ウジングのタービン室内にタービン翼車を回転自在に収
容し、該タービン室に通じる、タービンハウジングの入
口通路を区画壁により第1通路と第2通路とに区画し、
それらの通路の何れか一方ニコントロール弁を設け、こ
のコントロール弁には、該弁をエンジンの回転数の上昇
に伴って開弁し、その開度を漸次増すように制御するア
クチュエータを連設したことを特徴としている。
以下、第1〜4図により本発明の第1実施例について説
明する。
第1図にはターボ過給機を備えたエンジンの吸、排気系
が示される。エンジンEの燃焼室1に連通される吸気管
2と排気管3には、それらに跨ってターボ過給機Stが
設けられる。ターボ過給機Stは吸気管2の途中に介装
されるコンプレッサCと、排気管3の途中に介装される
排気タービン1゛とより構成され、前記コンプレッサC
は吸気管2途中のコンプレッサ室4内にコンプレッサ翼
車5が回転自在に収容され、また前記排気タービンTは
、排気管3途中のタービン室6にタービン翼車7が回転
自在に収容される。コンプレッサ翼車5とタービン翼車
7とは連結軸8をもって一体に結合さレターヒン翼車7
の回転はコンプレッサ翼車5に伝えられ、該コンプレッ
サ翼車5の回転により吸気管2内のブースト圧が高めら
れるようになっている。。
次に第2〜4図を参照して前記排気タービンTの構成を
詳細に説明する。
渦巻状に形成されるタービンハウジング9は、前記ター
ビン室6と、このタービン室6の外周接線方向にのびる
入口通路10と、前記タービン室6の一側より軸方向に
のびる出口通路11とを備えている。前記タービン室6
内には、タービン翼車7が回転自在に収容される。また
前記入口通路10は@軟状に形成され、その内部は区画
壁12によってタービン翼車7の軸方向に第1通路10
゜と第2通路102とに区画され、それらの第1゜第2
通路101.102の外端は排気タービンTよりも上流
側の排気管3に連通され、またそれらの内端はそれぞれ
タービン室60入口6.に連通される。さらに前記出口
通路11の内端はタービン室13の出口6□に連通され
、その外端は排気タービンTよりも下流の排気管3に連
通される。
前記第1通路10.は、第2通路10□よりも大径に形
成されており、その第1通路10.の途中には、該通路
10.を流れる排ガス量を調節するための、バタフライ
弁よりなるコントロール弁14が設けられる。このコン
トロール弁14の弁軸15と一体の腕体16には操作ロ
ッド17が連結され、このロッド17の外端は後述する
アクチュエータ18に連結される。
前記アクチュエータ18は、ケーシング19と、このケ
ーシング19内に張架されてその内部を作動室αと大気
圧室すとに画成するダイヤフラム20と、このダイヤフ
ラム20を作動室a側(第2図右方)に変移するように
附勢するダイヤフラムばね21とより構成されており、
前記作動室aは導管22を介して前記第2通路102に
連通され、また前記ダイヤフラム20の中央部に前記操
作ロッド17が連結される。そして前記第1通路101
内の排ガス圧が上昇すると、これが前記作動室aに作用
し、ダイヤフラム20を大気室す側(第2図左方)に変
移して前記コントロール弁14を開弁方向に回動させる
前記入口通路10の、第1通路101には、ウェストゲ
ート23が開口され、このウェストゲート23はウェス
トゲート弁24によって開閉される。このウェストゲー
ト弁24はタービンハウジング9に枢支25されるレバ
ー26の下端に連結され、また該レバー26の上端には
操作ロッド27が連結され、この操作ロッド27の他端
は他のアクチュエータ28に連接される。この他のアク
チj−’ 、lT−一夕28は、ケーシング29と、該
ケーシング29内に張架されてその内部を作動室Cと大
気圧室dとに画成するダイヤフラム30と、このダイヤ
フラム30を作動室C側に附勢するダイヤフラムばね3
1とより構成され、前記作動室Cには導管32を介して
コンプレッサCの下流圧が作用するようになっている。
次に本発明の第1実施例の作用について説明する。
いまエンジンEが運転されると、排気管3を流れる排ガ
スが排気タービンTへと流れ、排ガスエネルギによりタ
ービン翼車7を回転駆動する。この回転は連結軸8を介
してコンプレッサCのコンプレッサ翼車5を回転して吸
気管2内に導かれる吸気を過給してブースト圧を高める
ことができる。
ところでエン・シンEが低速回転域にあるときには、排
気タービンTの入口通路10を流れる排ガス量も少なく
排ガス圧も低いので、アクチュエータ18のダイヤフラ
ムばね21は、第1通路101のコントロール弁14を
閉じている。したがって排ガスは第2通路102のみを
通ってタービン室6内に流入し、タービン翼車7を回転
する。この場合通路断面積の小さい第2通路102の出
口、すなわちタービン室6人口61の断面積A2は小さ
いので、該断面積A2とタービン翼車7の半径Rとの比
4/Rは小さくなり、タービン室6への排ガス量は少な
くても、排ガスの流速を高めることができ、比較的高い
タービン翼車7の回転数が得られエンジンの低速回転域
での過給圧を上昇させ、トルク増加率を高めることがで
きる。
エンジンEの回転数が上昇してくると、排気管3を流れ
る排ガス量が増してくるので第2通路102内の排ガス
圧も次第に増して、賦圧がアクチュエータ18の作動室
αに作用し、ダイヤフラム20をダイヤフラムばね21
の弾発力に抗して第2図左方に変移させ、操作ロッド1
γを介してコントロール弁14を開弁し、その開度を次
第に大きくしていく。これにより排ガスは第1.第2通
路101102の何れをも通ってタービン室6に流入し
タービン翼車7を回転する。この場合タービン室6人口
61の断面積は、第1.第2通路10..10□の出口
の断面積A、、’A2の和となるので、タービン室6人
口61の断面積A、+A2と、タービン翼車の半径Rと
の比A、十A2/Rは大きくなり、排ガスエネルギを効
率よくタービン翼車Iに伝えエンジンの高速回転域での
所望の過給圧を得つつ高速域での回転速度の上昇に伴う
コントロール弁140開度増により、排圧の減少により
燃料消費率が改善される。
エンジンの回転数がさらに上昇して適正過給圧以上にな
ると、コンプレッサCの下流圧が他のアクチュエータ2
8の作動室Cに作用してダイヤフラム30を第2図右方
に変移させ、操作ロッド27、およびレバー26を介し
てウェストゲート弁24を開弁し、第1通路10.を流
れる排ガスの一部は排気タービンTを迂回して直接排気
管3の、排気タービンT下流側に流れる。
以上のようにエンジンの低回転域では、従来のものより
もタービン翼車70回転数を高めて所望の過給圧を確保
し、低速域でのトルク増加率を高めることができ、また
エンジンの高速回転域では所望の過給圧を確保しつつ排
圧を低下させ排圧抵抗を低減し、燃料消費率の向上が図
れる。
第5.6図には、本発明の第2実施例が示される。この
第2実施例では、前記第1実施例におけるウェストゲー
ト弁24を省略し、コントロール弁14のみによってエ
ンジンの低速から高速までの全運転域に亘ってその過給
圧を制御できるようにしたもので、第1通路10.の出
口面積A、と第2通路10□の出口面積A2との比を大
きくするとともに第1通路10.に設けられるコントロ
ール弁14を制御するためのアクチュエータ18の作動
室αには導管22′を介してコンプレッサCの下流圧が
作用するようになっている。
エンジンEの低速回転域では、コンプレッサCの下流圧
が低く、コントロール弁14はダイヤフラムばね21の
ばね力で閉じられているので、排ガスは第2通路102
のみを通ってタービン室6に流れ、これによりタービン
翼車7を駆動する。
エンジンEの回転数の上昇にともないコンプレッサCの
下流圧も上昇す゛るので、この圧力をうけてアクチュエ
ータ18はコントロール弁14を開弁させ、その開度を
漸次大きくする。したがってこの第2実施例ではウェス
トゲート弁に依らずにコ/)I:I−/1414のみで
エンジンEの高速回転時の過給圧制御をできるようにし
たものであり、ウェストゲート弁を設けた第1実施例に
比べてタービン効率がよくなる。
以上の実施例により明らかなように、本発明によれば、
タービン室に通じるタービンハウジングの入口通路を第
1通路と第2通路とに区画し、それらの通路の何れか一
方にコントロール弁を設け、このコントロール弁には、
該弁をエンジンの回転数の上昇に伴って開弁し、その開
度を漸次増すように制御するコントロール弁を設けたの
で、エンジンの低速回転域での過給圧を上昇させ低速ト
ルクを高めることができ、エンジンの低速から高速の広
い回転域にわたって所望の過給圧特性を得ることができ
、しかもスナップ応答性、減速から加速への応答性の向
上を図ることができる。
またエンジンの高速回転域では所定の過給圧を確保しつ
つ排圧を低下させ排圧抵抗を低減して燃料消費率を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜4図は本発明の第1実施例を示すものて第1図は
エンジンの過給系を示す概略系統図、第2図は本発明排
気タービンの縦断正面図、第3図は第1図111−m線
断面図、第4図は第2図■線端面図、第5.6図は本発
明の第2実施例を示すもので、第5図は本発明排気ター
ビンの縦断正面図、第6図は第5図■線端面図である。 E・・・エンジン、St・・・ターボ過給機、T・・・
排7タービン、α・・・作動室、b・・・大気圧室、6
・・・タービン室、7・・・タービン翼車、9・・・タ
ービンハウジング、10・・・入口通路、10..10
□・・・第1.第2通路、12・・・区画壁、14・・
・コントロール弁、18・・・アクチュエータ、19・
・・ケーシング、20・・・ダイヤフラム 特許 出願人 本田技研工業株式会社 、に“。 代理人 弁理士 落 合 健、゛: −ノ 第2図 2 図 一′− 7。 “、と 。 ■−[′ 士さ5.、il−、−1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ エンジンの排気系の途中に介装される、ターボ過給
    機の排気タービンにおいて、渦巻状タービンハウジング
    のタービン室内にタービン翼車を回転自在に収容し、該
    タービン室に通じる、タービンハウジングの入口通路を
    区画壁により第1通路と第2通路とに区画し、それらの
    通路の何れか一方ニコントロール弁を設け、このコント
    ロール弁には、該弁をエンジンの回転数の上昇に伴って
    開弁じ、その開度を漸次増すように制御するアクチュエ
    ータを連設したことを特徴とする、ターボ過給機の排気
    タービン。 ■ 前記特許請求の範囲第0項記載のターボ過給機の排
    気タービンにおいて、前記第1通路の通路断面積を前記
    第2通路のそれよりも大きく設定し、かつ前記第1通路
    に前記コントロール弁を設けてなるターボ過給機の排気
    タービン。 ■ 前記特許請求の範囲第0項記載のターボ過給機の排
    気タービンにおいて、前記アクチュエータは、ケーシン
    グと、このケーシング内を作動室と大気圧室とに区画す
    るとともに前記コントロール弁に連設されるダイヤフラ
    ムとを備え、前記作動室には前記コントロール弁を有し
    ない、前記第1通路もしくは第2通路内の排ガス圧が導
    かれるようにしたターボ過給機の排気タービン。 ■ 前記特許請求の範囲第0項記載のタルボ過給機の排
    気タービンにおいて、前記アクチュエータは、ケーシン
    グと、このケーシング内を作動室と大気圧室とに区画す
    るとともに前記コントロール弁に連設されるダイヤフラ
    ムとを備え、前記作動室には、前記ターボ過給機のコン
    プレッサの下流圧が導かれるようにしたターボ過給機の
    排気タービン。
JP58126350A 1983-07-12 1983-07-12 タ−ボ過給機の排気タ−ビン Pending JPS6019918A (ja)

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Cited By (5)

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