JPS61167105A - タ−ボチヤ−ジヤ - 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〕 本発明はターボチャージャに係り、特にエンジンの運転
状態に応じて、タービンケース内に設けた２つの排気流
路を切換えて運転する流路切換式ターボチャージャに使
用するに好適なターボチャージャに関する。

〔発明の背景〕

従来、この種ターボチャージャに用いられるタービンケ
ースは、排気ガス流路面積が徐々に減少する渦巻き形状
で、機械加工がむづかしく、一般には鋳造によって一体
で作られている。したがってこれに用いられる材質は、
高温時の強度を確保する場合でも、ニッケルが２０〜３
５％含まれるいわゆるＤ２Ｂ、又はＤ５Ｂが用いられて
いた。

ところで、特開昭５６−４４４２１号公報にあるように
タービンケース内流路を仕切板に二分割したものが知ら
れている。しかしながらエンジンの運転状態によっては
片側の流路のみ高温の排気ガス流が流入する様な運転状
態では、仕切板の片面は高温に、他面は排ガス流がない
ため低温となり、仕切板の温度分布に大きな勾配が発生
する状態と、両側通路に排気ガス流が流入する事で、仕
切面の両面が同様に加熱される状態をくりかえすことと
なり、この結果複雑形状の仕切板に大きな熱応力がくり
返し発生し、前記したＤ２Ｂ又はＤ５Ｂ材料では、つい
には熱疲労による割れが発生する不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、熱疲労による割れを防止した仕切板を
備えたターボチャージャを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、タービンケースの仕切板に発生する割れが、
熱応力によるＨ−疲労割れである事を実験によって確認
し、この割れを解消する手・段として仕切板をタービン
ケース本体と異った耐熱応力材料によって作られたもの
をタービンケース内に一体に鋳込んだものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を図によって説明すると、第１図にお
いて１はターボチャージャ本体で、コンプレッサ部２、
軸受部３、タービン部４から成っている。５はエンジン
で吸気弁６、排気弁７を備えている。

ターボチャージャ１のタービン部４は、タービンケース
８の内部にタービン翼車９を備えている。

タービンケース８の内部は、仕切板１０によって流路Ａ
、流路Ｂの２つの流路１１．１２に分割されている。流
路Ａｌｌと流路Ｂ１２はタービンケース８の入口１３の
下流直後で、切換弁１４を介して連通できる形状となっ
ている。更に流路Ａの１１には、バイパス弁１５を備え
られており、バイパス弁１５の下流はタービンケース８
の出口１６と連通している。

流路Ｂの１２は、タービンケース８の入口１３で、エン
ジン５の排気弁６と連通している。一方、エンジン５の
吸気弁６は、ターボチャージャ１のコンプレッサ部２の
吐出口１７と連通している。

１８は内部にダイアフラムとバネを備えたアクチェータ
で、コンプレッサ部２の吐出口１７の圧力によって、ロ
ッド１９を介して切換弁１４を開閉する。

同様に図示していないが、バイパス弁１５も、コンプレ
ッサ２の吐出口１７の圧力によって開閉する構造となっ
ている。

仕切板１０は、例えば５ＵＳ３０４Ｓのごとく、いわゆ
るステンレスや、ニッケルが５０％以上含まれる超耐熱
合金のごとく、一般のタービンケース８の　鋳物材質よ
り溶融温度が高く、シかも高温時の強度が高い、耐熱応
力疲労にすぐれた材質から成っている。又、仕切板１０
の外周部には適当な凹凸２０が設けられておシ、この凹
凸部２０を、タービンケース８が鋳造される時にタービ
ン翼車７８の鋳造材料中に同時に鋳込む事によって仕切
板１０と、タービンケース８を結合、固定する形状とな
っている。

゛・：）以上の様な構造において本発明の一実施例の動
′鼻例を説明すると、今エンジン５が低速度で運転して
いると、エンジン５から排出される排気ガス量がすくな
く、タービンケース８の入口１３から排気ガスの全量が
、流路Ｂの１２へ導入されタービン翼車９を駆動して出
口１６から排出される。

この駆動力によってコンプレッサ部２が作動し、新気を
コンプレッサ吐出口１７から、エンジン５の吸気弁６へ
圧送するが、圧送圧力が低いため、アクチュエータ１８
は作動せず、切換弁１４は全閉状態にあるため、流路Ａ
の１１には、排気ガスは全く流入しない。

この様な運転状態では、仕切板１０の流路Ｂ側は排気ガ
ス流にさらされ、約７００Ｃ〜９００Ｃと高温となるが
、流路Ａ側は全く排気ガス流に接しないため常温にさら
されておシ、この結果、仕切板１０には大きな熱勾配が
発生するため、大きな応力が発生する。更にエンジン５
の運転速度が上昇すると、それに比例して排気ガス量が
増加するため、タービン翼車９の駆動力が増加し、コン
プレッサ吐出口１７の圧力が上昇する。

この圧力が設定値を越えると、アクチュエータ１８が作
動し、切換弁１４が開弁するため、この量弁量に見合っ
た排気ガス流が、流路Ａの１１へも流入する。この結果
、仕切板１０の流路Ａ側の温度も上昇し、温度勾配も小
さくなるため、仕切板に発生していた応力も低下する。

更にエンジン５のスピードが上昇すると、前記と同様、
コンプレッサ吐出口１７の圧力が更に上昇するため、設
定値を越えるとバイパス弁１５が開弁踵排気ガス流の一
部がタービン翼車を介さず直接タービンケース８の出口
１６へ排出される。

この結果、再びｌｌ流路Ｂを通過する排気ガス量は低下
し、この結果仕切板１ｏの両面の温度勾配が増加して、
仕切板１ｏには再び熱応力が発生する。

以上の様な運転をくりかえすと、仕切板１ｏには熱応力
が〈シかえし発生するため、一つの実験例では、従来の
タービンケースと同一材料（１例ではＤ５Ｂ）で鋳造さ
れた仕切板１ｏには約１５０、〜２００サイクルで熱応
力による疲労割れが発生したが、本案のごとく、仕切板
材質を、タービンケース材より溶融温度の高い材料を選
ぶことによって、タービンケース鋳造時に仕切板を溶解
する事なく一体で鋳込む事が可能となシ、更に一般に溶
融温度の高い材料は、耐熱応力疲労に強く、この程の温
度勾配によって発生する熱応力では疲労による割れは発
生しない。

〔発明の効果］ 本発明によれば、タービンケースの仕切板に、熱応力に
よる疲労に強い材料を使用する事が自由に出来るため、
エンジンの運転状態によって発生する高い温度勾配によ
る熱応力に対して充分に耐え得、この結果、最も割れの
発生しやすい仕切板部の割れを完全に防止出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による構造を説明する部分断面図、第２
図は第１図のＡ部の拡大断面図を示す。 １・・・ターボチャージャ本体、４・・・タービン部、
５・・・エンジン、８・・・タービンケース、９・・・
タービン翼車、１０・・・仕切板、１１．１２・・・流
路Ａ、Ｂ、１４・・・切換弁、１５・・・バイパス弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの排気ガス流によつてタービンを駆動し、
   この駆動力によりコンプレッサを運転してエンジンに新
   気を圧送するターボチャージャにおいて、タービンケー
   ス内の排気ガス流路を分割する仕切板を前記タービンケ
   ース内に設け、前記仕切板の材質を前記タービンケース
   本体の材質より溶融温度の高い材質として、前記タービ
   ンケースの鋳造時に前記仕切板を前記タービンケースに
   同時に鋳込んで結合した事を特徴とするターボチャージ
   ャ。