JPS6112084B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6112084B2
JPS6112084B2 JP3308878A JP3308878A JPS6112084B2 JP S6112084 B2 JPS6112084 B2 JP S6112084B2 JP 3308878 A JP3308878 A JP 3308878A JP 3308878 A JP3308878 A JP 3308878A JP S6112084 B2 JPS6112084 B2 JP S6112084B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
engine
efficiency
exhaust
guide vanes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP3308878A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54125318A (en
Inventor
Tsutomu Okazaki
Toshiaki Kawabata
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6112084B2 publication Critical patent/JPS6112084B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はノズル部に案内羽根を設けてない渦
巻タービンケーシングをそなえた排気タービン過
給機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an exhaust turbine supercharger equipped with a swirl turbine casing in which no guide vanes are provided in the nozzle portion.

舶用、産業用の比較的大形の排気タービン過給
機は、第1図に示すように、タービンケーシング
11のノズル部に設けた案内羽根12により作動
流体に旋回成分を与えてタービン羽根車13を回
す構造になつている。また、自動車用エンジンに
使用する排気タービン過給機は、第2図および第
3図に示すように、渦巻タービンケーシング3に
より作動流体に旋回成分を与えてタービン羽根車
1を回す構造になつており、特開昭49−101722号
のように、渦巻タービンケーシングのノズル部に
案内羽根の設けられていないものおよび特開昭51
−94010号号のように、ノズル部に案内羽根を設
けたものが知られている。
As shown in FIG. 1, a relatively large exhaust turbine supercharger for ships and industry uses a guide vane 12 provided at a nozzle portion of a turbine casing 11 to give a swirling component to the working fluid, thereby causing a turbine impeller 13. The structure is such that it rotates. Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3, an exhaust turbine supercharger used in an automobile engine has a structure in which a swirling component is imparted to the working fluid by a swirl turbine casing 3 to rotate a turbine impeller 1. JP-A-49-101722, the nozzle part of the volute turbine casing is not provided with guide vanes, and JP-A-51
A device in which a guide vane is provided in the nozzle part is known, as in No. -94010.

第7図に示すように、ノズル部分に案内羽根が
設けられてない排気タービン過給機の性能曲線L
2は、案内羽根を設けた排気タービン過給機の性
能曲線L1にくらべて、効率が広い範囲にわたつ
て緩かに変化し、最高効率点以外で使用する場合
は有利であるが、最高効率はかなり劣る。なお、
第7図において、横軸はタービンの流量を、縦軸
は効率を表わす。
As shown in Fig. 7, the performance curve L of an exhaust turbine supercharger without guide vanes in the nozzle part
Compared to the performance curve L1 of the exhaust turbine supercharger equipped with guide vanes, curve 2 shows that the efficiency changes gradually over a wide range, and is advantageous when used at a point other than the maximum efficiency point. is considerably inferior. In addition,
In FIG. 7, the horizontal axis represents the flow rate of the turbine, and the vertical axis represents the efficiency.

ところで、排気タービン過給機をエンジンに取
付けた場合、エンジンの低速時には排気ガスのエ
ネルギが小さいため、タービンは十分回転せず過
給作用が不十分となり、エンジンのトルク特性が
悪化する。これを改善するには、エンジンの低速
時に作動線がタービンの最高効率点を通るように
タービンを設計するのが有効な手段の一つであ
る。しかし、案内羽根がノズルに設けられていな
いものでは、エンジンの低速時に作動線が最高効
率点を通るようにタービンを設計しても、第7図
の性能曲線L2から明らかなように、効率の向上
は少なく、その効果は期待できない。また、ノズ
ル部に案内羽根を設ければ、タービンの最高効率
点は大幅に増大するが、構造が複雑になり、製作
費がかさみ、かつ、低速の設計点以外で効率が下
がる欠点がある。
By the way, when an exhaust turbine supercharger is attached to an engine, the energy of the exhaust gas is small when the engine speed is low, so the turbine does not rotate sufficiently and the supercharging effect becomes insufficient, deteriorating the torque characteristics of the engine. One effective way to improve this is to design the turbine so that the operating line passes through the turbine's highest efficiency point when the engine is at low speed. However, in the case where guide vanes are not provided in the nozzle, even if the turbine is designed so that the operating line passes through the maximum efficiency point at low engine speeds, as is clear from the performance curve L2 in Fig. 7, the efficiency decreases. The improvement is small and its effects cannot be expected. Further, if guide vanes are provided in the nozzle portion, the maximum efficiency point of the turbine will be significantly increased, but the structure will be complicated, the manufacturing cost will increase, and the efficiency will decrease at points other than the low speed design point.

この発明の目的は、エンジンの低速時における
タービン効率を向上させるとともに広いタービン
流量にわたつて高いタービン効率を維持すること
にある。
An object of the present invention is to improve turbine efficiency at low engine speeds and to maintain high turbine efficiency over a wide range of turbine flow rates.

この発明の特徴は、タービンケーシングのノズ
ル部壁面に、互いに間隔をおいて形成された多数
の溝を有し、これらの溝は、各溝の内周端部およ
びタービン羽根車の回転中心を通る直線に対し
て、タービン羽根車の回転方向と反対側に倒れて
いることにある。
A feature of this invention is that the wall surface of the nozzle portion of the turbine casing has a large number of grooves formed at intervals from each other, and these grooves pass through the inner circumferential end of each groove and the rotation center of the turbine impeller. The reason is that the turbine impeller is tilted in the direction opposite to the direction of rotation of the turbine impeller relative to the straight line.

このように構成すると、エンジンの低速時に
は、タービン流量が少なくなるので、ノズル部を
流れるガスに与えられるノズル部の壁面の溝によ
る案内作用はエンジンの低速時以外より強くな
り、そのためガスは、ノズル部の溝に沿つた方向
に流れタービン効率が改善される。一方、エンジ
ンの低速時以外では、タービン流量が多くなるの
でガスに与えられるノズル部の溝の案内作用は、
エンジンの低速時よりも小さくなる。
With this configuration, when the engine is at low speed, the turbine flow rate is low, so the guiding effect of the grooves on the wall of the nozzle on the gas flowing through the nozzle is stronger than when the engine is at low speed, so that the gas flows through the nozzle. The flow turbine efficiency is improved in the direction along the groove of the section. On the other hand, when the engine speed is not low, the turbine flow rate increases, so the guiding effect of the nozzle groove on the gas is
It is smaller than when the engine is running at low speed.

従つて、この発明によれば、タービン効率はエ
ンジンの低速時が改善され、ノズル部に案内羽根
のないものに比べて、エンジンの低速時および低
速時以外のタービン流量においてタービン効率が
高い、また最高効率は、案内羽根付きよりも低い
がタービン効率が高くなるタービン流量範囲は案
内羽根付きよりも広くなる。
Therefore, according to the present invention, the turbine efficiency is improved at low engine speeds, and the turbine efficiency is higher at low engine speeds and at turbine flow rates other than low speeds, compared to a nozzle without a guide vane. The maximum efficiency is lower than with guide vanes, but the turbine flow rate range where the turbine efficiency is higher is wider than with guide vanes.

以下、この発明の一実施態様を第4図ないし第
6図により説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 4 to 6.

入口2、スクロール3をそなえた渦巻タービン
ケーシング1の内部には、タービン羽根車6がお
さめられており、タービンケーシング1のノズル
部4の壁面に、互いに間隔をおいて多数の溝5が
設けられ、これらの各溝5は、たとえば案内羽根
付きのものにおいて一般に使用されている角度に
相当する角度すなわち、各溝5の内周端部および
タービン羽根車の回転中心を通る直線Aに対し
て、タービン羽根車6の回転方向と反対側に倒れ
ている。入口2はエンジンの排気管(図示してな
い)に連結されている。エンジンの排気ガスは排
気管を経て入口2に導かれ、スクロール3内を通
るうちに旋回成分を与えられ、ノズル部4により
さらに流速を与えられて、タービン羽根車6を回
転させる。ノズル部4に案内羽根が設けられてな
いものでは、流れの方向の拘束がないので、ター
ビン羽根車6の入口7での流入方向は円周上不均
一となり、また、エンジンの排気ガスは脈動して
いるので時間的にも変化が大きく、効率の低下を
きたす。
A turbine impeller 6 is housed inside a spiral turbine casing 1 equipped with an inlet 2 and a scroll 3, and a large number of grooves 5 are provided at intervals on the wall surface of a nozzle portion 4 of the turbine casing 1. , each of these grooves 5 is formed at an angle corresponding to the angle generally used in, for example, those with guide vanes, that is, with respect to a straight line A passing through the inner peripheral end of each groove 5 and the rotation center of the turbine impeller. It is tilted on the opposite side to the rotation direction of the turbine impeller 6. The inlet 2 is connected to an engine exhaust pipe (not shown). Exhaust gas from the engine is led to the inlet 2 through the exhaust pipe, is given a swirling component as it passes through the scroll 3, and is further given a flow velocity by the nozzle part 4, causing the turbine impeller 6 to rotate. If the nozzle part 4 is not provided with guide vanes, there is no constraint on the flow direction, so the direction of inflow at the inlet 7 of the turbine impeller 6 will be non-uniform on the circumference, and the exhaust gas of the engine will be pulsating. Because of this, there are large changes over time, resulting in a decrease in efficiency.

この発明の排気タービン過給機では、ノズル部
4の壁面に多数の溝5が設けられ、これらの溝5
は、エンジンの低速時にタービン効率が良好とな
るような角度となつているので、その壁面付近の
ガスの流れは溝5に沿つた流れとなり、また、ノ
ズル部4の中央付近でも壁面付近の流れによりあ
る程度影響され、羽根車の入口7における流れは
均一され、タービンの性能曲線は第7図の破線L
3のようになる。すなわち、その効率は案内羽根
のない通常のもの(L2)に比較して最高効率が
大幅に増大し、かつ、高い効率の範囲も案内羽根
が設けられているもの(L1)よりも広く、エン
ジンとの調和が良くなり、エンジンのトルク特性
が改善される。さらに、溝5は、タービンケーシ
ング1の鋳造時に容易に設けることができるゆ
え、製作費は従来の案内羽根のないものとほとん
ど変らない。
In the exhaust turbine supercharger of the present invention, a large number of grooves 5 are provided on the wall surface of the nozzle portion 4, and these grooves 5
is at such an angle that the turbine efficiency is good at low speeds of the engine, so the gas flow near the wall surface flows along the groove 5, and the gas flow near the wall surface also flows near the center of the nozzle section 4. , the flow at the impeller inlet 7 is made uniform, and the performance curve of the turbine follows the dashed line L in FIG.
It will be like 3. In other words, the maximum efficiency is significantly increased compared to the normal type without guide vanes (L2), and the range of high efficiency is wider than that of the type with guide vanes (L1). This improves the engine's torque characteristics. Furthermore, since the grooves 5 can be easily provided during casting of the turbine casing 1, the manufacturing cost is almost the same as that of a conventional structure without guide vanes.

以上説明したように、この発明の実施例によれ
ば、最高効率は従来の案内羽根なしのノズル部を
そなえたものよりも大幅に高く、しかも効率が高
い範囲が比較的広いタービン性能が得られ、たと
えばこの発明による排気タービン過給機をエンジ
ンに設置した場合に、エンジンの低速時に作動線
がタービンの最高効率点を通るようにタービンケ
ーシングおよびノズル部の溝の角度を設計すれ
ば、エンジントルク特性を向上することができ
る。
As explained above, according to the embodiment of the present invention, the maximum efficiency is significantly higher than that of a conventional nozzle section without guide vanes, and the turbine performance with a relatively wide range of high efficiency can be obtained. For example, when the exhaust turbine supercharger according to the present invention is installed in an engine, if the angles of the grooves in the turbine casing and nozzle section are designed so that the operating line passes through the turbine's highest efficiency point at low engine speeds, the engine torque can be reduced. Characteristics can be improved.

以上詳細に述べたようにこの発明によれば、エ
ンジンの低速時におけるタービン効率を向上させ
るとともに、タービン効率の高い範囲を広いター
ビン流量の範囲にわたつて維持することができ
る。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to improve the turbine efficiency when the engine is running at low speed, and to maintain a high range of turbine efficiency over a wide range of turbine flow rates.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は案内羽根車をそなえた従来の排気ター
ビン過給機を示す断面側面図、第2図は案内羽根
をそなえていない従来の排気タービン過給機の正
面図、第3図は第2図の断面側面図、第4図はこ
の発明の一実施態様の断面正面図、第5図は第4
図の断面側面図、第6図は第5図の―断面拡
大図、第7図は説明用の性能曲線図である。 1…渦巻タービンケーシング、2…入口、3…
スクロール、4…ノズル部、5…溝、6…タービ
ン羽根車。
Fig. 1 is a cross-sectional side view showing a conventional exhaust turbine supercharger equipped with a guide vane, Fig. 2 is a front view of a conventional exhaust turbine supercharger without a guide vane, and Fig. 3 is a cross-sectional side view showing a conventional exhaust turbine supercharger equipped with a guide vane. 4 is a sectional side view of one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional side view of an embodiment of the present invention.
6 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 5, and FIG. 7 is a performance curve diagram for explanation. 1... Swirl turbine casing, 2... Inlet, 3...
Scroll, 4... Nozzle part, 5... Groove, 6... Turbine impeller.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ノズル部に案内羽根を設けていない渦巻ター
ビンケーシング、このタービンケーシング内に回
転可能に納められたタービン羽根車を備え、エン
ジンの排気を駆動源とする排気タービン過給機に
おいて、前記ノズル部の壁面に、互いに間隔をお
いて形成された多数の溝を有し、これらの各溝
は、各溝の内周端部およびタービン羽根車の回転
中心を通る直線に対して、タービン羽根車の回転
方向と反対側に倒れていることを特徴とする排気
タービン過給機。
1. In an exhaust turbine supercharger that is equipped with a swirl turbine casing in which no guide vanes are provided in the nozzle part, a turbine impeller rotatably housed in the turbine casing, and uses engine exhaust gas as a driving source, the nozzle part is The wall surface has a large number of grooves formed at intervals, and each of these grooves has a rotation angle of the turbine impeller with respect to a straight line passing through the inner circumferential end of each groove and the rotation center of the turbine impeller. An exhaust turbine supercharger characterized by being tilted in the opposite direction.
JP3308878A 1978-03-24 1978-03-24 Supercharger of exhaust steam turbine Granted JPS54125318A (en)

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JPS54125318A JPS54125318A (en) 1979-09-28
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IT1234504B (en) * 1989-08-18 1992-05-18 Tiziano Carretta METAL SHEET METAL CASE, ESPECIALLY FOR CENTRIFUGAL RADIAL PUMPS
US6742989B2 (en) * 2001-10-19 2004-06-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Structures of turbine scroll and blades

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