JPS603320Y2 - 可変容量排気タ−ビン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は容量を適宜変化させることのできる排気タービ
ンに関する。

排気ターボ過給内燃機関の構成を第１図に示す。

この機関１ではシリンダ２からの排気は排気管３を経由
して排気タービン４を駆動する。

排気タービン４は同軸上の圧縮機５を駆動し、圧縮機５
は大気を圧縮して高圧の空気を給気管６をへてシリンダ
２に供給する。

従来の排気タービンの断面を第２図に示す。

高速内燃機関の排気タービンとして広く使用されている
ノズルレスラジアルタービンで、排気はポリスートケー
シング１０内の排気通路１１をへてタービン動翼１２を
駆動する。

ポリュートヶーシング１０の■−■断面を第３図に示す
。

ポリュートケーシング１０の内部通路はボリュート入口
（Ａｅｎ）からボリュート喉（Ａｔ）までのボリュート
導入部１３と、内側をタービン動翼に向って一部開放し
た断面を有する渦巻状のポリュート部１４で構成されて
いる。

ボリュート導入部１３はボリュート入口面（Ａｅｎ）か
らボリュート喉（Ａｔ）に向ってその通路面積をゆるや
かに減少させ、ボリュート喉（Ａｔ）の断面積の大小に
よって、その排気タービンの容量が決っている。

ボリュート部１４もボリュート喉（Ａｔ）からボリュー
ト先端１５に向ってその通路面積を減少させている。

第１図において、機関１から排出され排気タービン４に
供給される排気の量は機関１の回転速度に比例する。

ところで排気タービン４の容量は前述のように第３図の
ボリュート喉（Ａｔ）の断面積の大小によって決まる。

ところで、機関１の使用最高回転速度に合わせて排気タ
ービン４の容量を決めると、機関１を低い回転速度で運
転する場合、排気量に対して排気タービン４が過大とな
り圧縮機５から供給される空気の量が過小となって機関
１の煙りの増大等の不具合を生じる。

逆に機関１の低い回転速度に合わせて排気タービン４の
容量を決めると、機関１を最高回転速度で使用する場合
、排気量に対して排気タービン４が過小となって圧縮機
５から供給される空気の量が過大となり、機関１のシリ
ンダ内最高圧力の上昇による各部破損の不具合を生じる
。

本考案の目的はこのような従来の排気タービンの欠点を
解決することにある。

すなわち本考案は、ノズルレスラジアルタービンにおけ
るボリュート内ガス通路のボリュート喉部からボリュー
ト先端までの範囲を、タービン動翼の軸心に平行な面で
分割するように、ボリュート片側面に設けた開口部から
前記タービン動翼へ向けて挿抜可能に設けられた帯状の
可動隔壁と、この可動隔壁に先端が当接可能に接するよ
うに前記ボリュート内ガス通路に突設され、このボリュ
ート内ガス通路のポリュート喉部からポリュート先端ま
での範囲にわたって前記動翼の軸心に直交する面を分割
する仕切壁と、前記可動隔壁を挿抜させるための駆動装
置とを具備することを特徴とする可変容量排気タービン
にある。

本考案によれば、排気タービンの容量を可変にし、機関
の回転速度によって排気タービンの容量を変え排気ター
ボ過給内燃機関の広い回転速度範囲内での性能向上を計
ることができる。

以下本考案の一実施例を、第４図および第５図を参照し
て詳細に説明する。

なお、これらの図において第２図、第３図と共通部分に
は同一符号を付して示しである。

ポリュートケーシング２０に蓋２１を設け、ボリュート
内ガス通路に排気タービン動翼の軸方向に平行に移動す
る帯状の可動隔壁２２を取付ける。

ポリュートケーシング２０および蓋２１には可動隔壁２
２の収納溝２３．２４をそれぞれ設ける。

収納溝２４は可動隔壁２２との接触により気密を保つよ
うに形威しである。

さらにポリュートケーシング２０の内壁に、先端が可動
隔壁２２当接可能に接するような仕切壁２８を、タービ
ン動翼軸心に対して直角方向を向くように突設する。

可動隔壁２２は蓋２１を貫通する駆動部２５により、そ
の位置を排気タービン動翼の軸方向に沿って挿入したり
抜出させたりするように動かすことができる。

第４図の■−■断面を第５図に示す。

可動隔壁２２はボリュート喉（Ａｔ）からボリュート先
端１５まで渦巻状のボリュート部１４全体に連続的に設
置する。

従って、可動隔壁２２によってボリュート喉（Ａｔ）か
らボリュート先端１５まての範囲が動翼に平行な面で分
割され、内側に開口したボリュート部通路面積は、仕切
られたボリュート喉（Ａｔ）からボリュート先端１５に
向ってその面積を減少させる。

さらに可動隔壁２２のボリュート喉部側にガイド部２６
を設ける。

ガイド部２６はその先端をボリュート導入部１３の排気
タービン軸に対して外側の壁に設けた溝２７に挿入して
いる。

仕切壁２８はボリュート喉（Ａｔ）からボリュート先端
１５までボリュート部１４全体に設けるとともに、ガイ
ド部２６にもその先端が接するように設置する。

従って、仕切壁２８によってボリュート内通路が動翼の
軸心に直交する面で分割される。

なお駆動部２５の駆動手段は図示しなかったが、機関回
転数により移動する手段であればどの様なもであっても
よい。

次に、上記のように構成された可変容量排気タービンの
作用を説明する。

駆動部２５により可動隔壁２２をボリュート内ガス通路
から抜出して全開状態とすると、排気タービン容量はボ
リュート喉部（Ａｔ）で決まる大きな容量となる。

次に駆動部２５により可動隔壁２２をボリュート内通路
いっばいに挿入して全閉状態とすると、排気タービン容
量はボリュート喉部（Ａｔ）で決まる小さな容量となる
。

さらに可動隔壁２２を全開の位置から第４図に示す仕切
壁２８の先端に接する位置まで移動することにより、排
気タービン容量をボリュート喉（Ａｔ ）時と可動隔壁
全閉時のボリュート喉（Ａｔｉ）の途中の容量（Ａｔ２
）（Ａｔ＞Ａｔ２〉Ａｔ１）に設定することができる。

また、このときボリュート入口（Ａｅｎ）からボリュー
ト喉（Ａｔ４）あるいは（Ａｔ２）までのポリュート導
入部１３についてもガイド部２６によりその面積がゆる
やかに減少することになる。

そこで機関１の回転速度が高いとき、駆動部２５により
ポリュート喉（Ａｔ）の断面積が太きなるように可動隔
壁２２を全開すると、排気タービン４の容量が大きくな
り、圧縮機５から供給される空気の量が適当量になる。

また、機関１の回転速度が中速の場合、可動隔壁２２を
仕切壁２８の先端に接する位置まで移動することにより
排気タービン４の容量が中間値（Ａｔ２）になり圧縮機
５から供給される空気の量が適当量になる。

さらに機関１の回転速度が低下した場合は可動隔壁２２
を全閉し、ボリュート喉の面積を（Ａｔ、）に小さくす
る。

その結果排気タービン４の容量が小さくなり、圧縮機５
から供給される空気の量も過小になることなく適当量を
確保できる。

ここでボリュート喉の面積を小さくした場合もボリュー
ト部１４の断面積が喉面積に応じて小さくなっているの
で、排気の流速が途中で減速することなく高い効率を維
持することができる。

以上詳述したように本考案によれば、機関回転速度に応
じて排気タービン容量を多段に変更し、機関回転速度に
応じた空気量を確保し性能向上を計ることができる。

なお、本実施例は仕切り壁２８を１枚設けたものである
が、これを２枚以上とし、適当間隔に設置することも本
考案の範囲内である。

この場合は、排気タービン容量をよりなめらかに変化さ
せることが出来、従って、より適切に機関回転度に応じ
た空気量を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気ターボ過給内燃機関の構成を示す系統図、
第２図は従来の排気タービンを示す断面図、第３図は第
２図の■−■線に沿う断面図、第４図は本考案に係る可
変容量排気タービンの一実施例を示す断面図、第５図は
第４図の■−■線に沿う断面図である。 １２・・・タービン動翼、１３・・・ボリュート導入部
、１４・・・ボリュート部、１５・・・ボリュート先端
、２０・・・ポリュートケーシング、２１・・・蓋、２
２・・・可動隔壁、２５・・・駆動部、２６・・・ガイ
ド部、２８・・・仕切壁、（Ａｅｎ）・・・ポリュート
入口、（Ａｔ）、 （Ａｔｉ）・・・ボリュート喉。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ノズルレスラジアルタービンにおけるポリュート内ガス
   通路のポリュート喉部からボリュート先端までの範囲を
   、タービン動翼の軸心に平行な面で分割するように、ボ
   リュート片側面に設けた開口部から前記タービン動翼へ
   向けて挿抜可能に設けられた帯状の可動隔壁と、この可
   動隔壁に先端が当接可能に接するように前記ボリュート
   内ガス通路に突設され、このボリュート内ガス通路のボ
   リュート喉部からボリュート先端までの範囲にわたって
   前記動翼の軸心に直交する面を分割する仕切壁と、前記
   可動隔壁を挿抜させるための駆動装置とを具備すること
   を特徴とする可変容量排気タービン。