JPS61135933A - タ−ボ過給機の潤滑装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はターボ過給機に関し、より詳しくは、ターボ過
給機に潤滑油を供給する潤滑装置の改良に関する。

（従来技術） 従来、ターボ過給機の潤滑装置は、実開昭５８−１６３
６４１号公叩に見られるように、潤滑油をターボ過給機
に圧送するターボ用潤滑通路を有し、該ターボ用潤滑通
路から潤滑油を所定の油圧でターボ過給機に供給してタ
ーボ過給機の潤滑・冷却を図るようにされていた。そし
て、その油圧は潤滑油の流量を抑えてできる限り低圧と
し、熱劣化し易い潤滑油の経済性を図るようにされてい
た。

ところで、ターボ過給機における軸受、すなわち、ター
ビン軸の軸受は、一般に、フローティング軸受が使用さ
れている。このフローティング軸受は油圧を利用してタ
ービン軸の径方向の振動を効果的に吸収するものである
が、ある一定のターボ回転領域において、タービン軸の
振れ量が大きくなることが知られている。

このことから、タービンホイールあるいはコンプレッサ
ホイールとそのケーシングとの間に設けられている間隙
は、タービン軸の振動によって両者が接触することがな
いよう、その振れ量を加味して設定されており、この間
隙からの排気ガスの洩れによってターボ過給機の過給効
率及び応答性を低下させる一因となっていた。

加えて、タービン軸の振動は、特にターボ高回転領域に
おいて、タービン軸の振れ量が著しく大きくなると共に
ターボ回転数が下ってもタービン軸の振動が収まらず、
タービンホイールあるいはコンプレッサホイールがその
ケーシングと接触してターボ過給機を破損に至らしめる
という問題を有していた。

エンジンの高性能化した今日、この問題に対して何等か
の安全手段を講じる必要性が高まっている。

（発明の］］的） 本発明は」−述した実情を鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、タービン軸の振れｈＹの大きくな
るターボ回転領域においてタービン軸の軸振動を抑制す
ることによって前記問題点を解決するようにしたターボ
過給機の潤滑装置を提供することを目的にある。

（発明の構成） かかる目的を達成すべく、本発明にあっては、ターボ用
潤滑通路に、該ターボ用潤滑通路を流れる潤滑油の油圧
を高める油圧調整手段と、タービン軸の振れ量が大きく
なるターボ回転領域において、ターボ過給機への潤滑油
の油圧を高めるように前記油圧調整手段を制御する油圧
制御手段とを設け、ターボ過給機への潤滑油の油圧を高
めることによってタービン軸の振動を抑えるようにした
ものである。

（実施例） 第１図において、１はエンジン本体で、エンジン本体１
の排気通路２には排気タービン３が設けられている。排
気タービン３は、排気通路２の一部を構成するタービン
ケーシング４と、このタービンケーシング４内に回転自
在に配設されたタービンホイール５とからなり、タービ
ンケーシング４とタービンホイール５との間には両者の
接触を防止するため所定の間隙が設定されている。一方
、エンジン本体１の吸気通路６にはコンプレッサ７が設
けられている。コンプレッサ７は、吸気通路６の一部を
構成するコンプレッサケーシング８と、このコンプレッ
サケーシング８内に回転自在に配設されたコンプレッサ
ホイール９とからなり、コンプレッサホイール９と−に
記プレッサケーシンク８との間には、やはり両者の接触
を防止するために、所定の間隙が設定されている。かか
るコンプレッサ７と前述の排気タービン３とはタービン
軸１０で連結されてターボ過給機１１が構成され、ター
ボ過給機１１は、排気ガスのエネルギを受け、これによ
って高速回転するタービンホイール５の回転力をタービ
ン軸１０でコンプレッサホイール９に伝え、コンプレッ
サホイール９が高速回転することによって過給するよう
になっている。

尚、図示を省略したが、排気通路２には排気タービン３
をバイパスするバイパス通路が設けられており、該バイ
パス通路を開閉するウェスＩ・ゲートパルプの作動によ
って、過給圧が設定圧力を超えないようになっている。

この高速回転するタービン軸１０の軸受には、フローテ
ィング軸受１２が使用されており、このフローティング
軸受１２への潤滑油の供給はターボ用潤滑通路１３を経
由して行われる。ターボ用潤滑通路１３は、ここでは、
エンジン用潤滑通路１４から分岐されて設けられている
。すなわち、図示を省略したオイルポンプによってオイ
ルパン１５から汲み上げられたエンジンオイルの一部が
、上記ターボ用潤滑通路１３を通って過給機ｌｌに圧送
され、潤滑・冷却した後、戻し通路１６を通ってオイル
パンに還流されるようになっている。

ところで、このターボ用潤滑通路１３とオイルパン１５
との間には、過給機１１をバイパスするバイパス通路１
７が設けられ、このバイパス通路１７に油量可変弁２０
が設けられている。

油量可変弁２０は、第２図に示すように、本体２１内の
流路２２に固定弁座２３が設けられ、この固定弁座２３
に対して可動弁体２４が流入口２５側から臨ませて配設
され、この可動弁体２４は、本体２１内に摺動可能に設
けられたプランジャ２６と連結され、プランジャ２６は
、圧縮バネ２７によって上記可動弁体２４を開弁する方
向にイ１勢されている。そして、プランジャ２６の」三
方にはソレノイド２８が配設され、ソレノイド２８を励
磁することによって、」二記圧縮バネ２７のバネ力に抗
してプランジャ２６が引き寄せられ、これにより上記可
動弁体２４が閉弁動することによって流路２２を流れる
油量を絞るようになっている。この油量可変弁２０の制
御、すなわち、ソレノイド２８に対する通電制御は、コ
ントロールユニット３０からの出力信号によって行なわ
れる。

第３図を参照しつつコントロールユニッ）３０を説明す
ると、エンジン本体ｌの吸気通路６に設けられた過給圧
センサ１８からの信号に基いて過給圧に応じた過給圧電
圧を発する過給圧検出回路３１と、エンジン回転数セン
サ１９からの信号に基いてエンジン回転数を演算するエ
ンジン回転数検出回路３２と、このエンジン回転数検出
回路３２からの信号を受けてエンジン高回転領域（例え
ば、３．ＯＯＯｒｐｍ以上）でエンジン回転数に対応す
る過給圧の設定電圧を発生する設定電圧発生回路３３を
有し、この設定電圧発生回路３２からの設定電圧と上記
過給圧検出回路３１からの過給圧電圧とを比較回路３４
で比較して、過給圧電圧が設定電圧より大きい場合には
、ターボ過給機１１が過回転状態（この実施例では１２
０．００Ｏｒｐｍ以上）にあると判断して油量可変弁駆
動回路３５から袖妬−可変弁２０に対して閉弁作動信号
を出力するようになっている。

以上のように構成された潤滑装置において、ターボ過給
機１１が正常に作動している場合には、油量可変弁２０
は開弁しており、したがってターボ用潤滑通路１３を通
ってターボ過給機１１に圧送される潤滑油の一部はバイ
パス通路１７を通ってオイ゛ルパン１５に還流され、タ
ーボ過給機ｌｌへの潤滑油の供給量、すなわち、潤滑油
２の油圧は抑えられている。

ターボ過給機１１が何らかの原因、例えばウェストゲー
トが故障して過回転状態になった場合には、過給圧セン
サ１８がこれを検出し、油量可変駆動回路３５から油量
可変弁２０に閉弁作動信号が出力される。この閉弁作動
信号を受けて油量可変弁２０は閉弁する。この油量可変
弁２０の閉弁によりバイパス通路１７は遮断され、した
がって、ターボ用潤滑通路１３を流れる潤滑油はその全
量がターボ過給機１１に流れ込み、ターボ過給機１１へ
の潤滑油の供給量が増加、つまりターボ過給機１１への
潤滑油の油圧が高められることとなる。

ところで、第４図は各ターボ回転数に対するタービン軸
の軸振れを測定した測定結果を示すもので、図中実線は
ターボ過給機に供給する潤滑油の油圧を１．５Ｋｇ／ｃ
ｍ２に設定し、タービン軸のコンプレッサホイール軸端
における振れ量を示すものである。

尚、この測定試験の条件は下記のとおりである。

く測定試験条件〉 ・潤滑油　　　井４０ ・潤滑油温　　８５℃ ・ターボ過給機評定装置（リグテスタ）を使用 この測定結果から明らかなように、約２８，０００ｒｐ
ｍと約４０．ＯＯＯｒｐｍではタービン軸の振れ量が大
きくなっている。これは、タービンロータの固有振動か
ら生ずる共振現象に基づくものである。次に、約１３０
．００Ｏｒｐｍ以−ヒの過回転領域で軸受系の振動特性
から生ずる大きなタービン軸１０の軸振動が生じている
。この過回転領域に一度入ると、その回転数が低下して
も軸振動は収まらず、遂にはタービンホイール５あるい
はコンプレッサホイール９のブレードとケーシング４．
８とが接触してターボ過給機１１の破損を招くこととな
る。

しかしながら、本実施例では、ターボ過給機１１が過回
転領域に入り過給圧が設定値より高くなると油量可変弁
３０が作動してバイパス通路１７を遮断し、ターボ過給
機１１への潤滑油の油圧が高められ、上述したエンジン
高回転域でのタービン軸１０の大きな軸振れが防１１−
される。すなわち、コントロールユニット３０からの信
号によってターボ過給＄３１１への潤滑油の油圧を高め
ることの作用効果を第４図に基いて説明する。

第４図における破線はターボ過給機に供給する潤滑油の
油圧を３ｋｇ／Ｃｍ２に設定し、前述したタービン軸の
軸振れ試験と同一条件で行った、タービン軸のコンプレ
ッサホイール軸端における振れ量を示すものである。

この測定結果と前述の油圧１．５ｋｇ／ｃｍ２における
測定結果（第４図中、実線）との比較から明らかなよう
に、全般的にタービン軸の振れ量は小さくなっている。

特に、ターボ過回転領域、例えば１２０．００Ｏｒｐｍ
以上におけるタービン軸の軸振れは、その絶対値が著し
く減少していると共に安定限界が高回転側に移行してい
る。

したがって、木実流側によれば、何らかの原因でターボ
過回転領域に入ったとしても、ターボ過給機１１への潤
滑油の油圧が高められることによってタービン軸の軸振
れが抑制され、かつ安定限界が高回転側に移行すること
から、ターボ過給ｆｉｌｌの破損事故を防止しうること
となる。

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、吹下の変形例も包含するものであ
る。

（１）第４図中実線で示す１次危険速度、２次危険速度
のタービン軸の軸振れに対して、このターボ回転領域で
ターボ過給機１１への潤滑油の油圧を高めるように設定
すれば、第４図中破線で示すようにタービン軸の軸振れ
の絶対値を小さくすることができる。このことから、タ
ービンホイール５あるいはコンプレッサホイール９とケ
ーシング４．８との間隙を小さく設定しうることから、
この間隙から洩れる排ガスを少なくし得るとともに、所
望する過給圧特性が得られることとなり、過給効率及び
応答性を向上させることができる。

（２）前述の実施例ではエンジン回転数からターボ回転
数を換算することによってターボ回転数を検出すること
としたが、直接ターボ過給機にり一ポ回転数を検出する
手段、例えば、排気タービンに変位計を設け、該変位計
とタービンホイールのブレード先端及び基部との間隔の
拡縮によってターボ回転をカウントシ、これによってタ
ーボ回転数を検出するものであってもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ター
ビン軸の軸振れの大きくなるターボ回転曽域でターボ過
給機への潤滑油の油圧が高められ、これによってタービ
ン軸の軸振れが抑制されることから、タービンホイール
等とケーシングとの間隙を小さく設定しうろこととなり
、タービン効率及び応答性の向上を図ることができるこ
とに加えて、ターボ過回転に対するターボ過給機の信頼
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の概略を示す全体概略図、第２図は油量
可変弁の構造を示す断面図、第３図はコントロールユニ
ットの回路を示す図、 第４図はタービン軸の軸振れ測定試験の結果を示す図で
ある。 ｌＯ：タービン軸 １１：ターボ過給機 １３：ターボ用潤滑通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターボ過給機に潤滑油を圧送するターボ用潤滑通
   路に、 該ターボ用潤滑通路を流れる潤滑油の油圧を高める油圧
   調整手段と、 タービン軸の振れ量が大きくなるターボ回転領域におい
   て、ターボ過給機への潤滑油の油圧を高めるように前記
   油圧調整手段を制御する油圧制御手段と、 を設けたことを特徴とするターボ過給機の潤滑装置。