JPS6233071Y2

JPS6233071Y2 -

Info

Publication number: JPS6233071Y2
Application number: JP1982011635U
Authority: JP
Priority date: 1982-01-30
Filing date: 1982-01-30
Publication date: 1987-08-24
Also published as: JPS58114844U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はエンジン回転数全域にわたつて常に有
効なブースト圧が得られるようにしたターボチヤ
ージヤを有する過給装置に関する。

ターボチヤージヤは排気ガスのエネルギを利用
して排気タービンを回し、この動力でコンプレツ
サを駆動することによつてブースト圧を高め、エ
ンジンの出力を増大させるものである。

ところが、ターボチヤージヤを有する従来の過
給装置は、エンジン回転数が低くて排気ガス流量
が少ない時にはタービン回転数も低く、有効なブ
ースト圧が得られないという欠点がある。また逆
に、エンジン回転数が高くて排気ガス流量が多い
時にはタービンが過回転し、ブースト圧が高くな
りすぎて危険であるので、ウエストゲートと呼ば
れる排気バイパス経路を設けてこれを防止してい
るのが現状である。また、最近の過給装置の先行
技術としては、例えば実開昭50−131413号公報に
開示されているように、脈動ガスの持つ動圧エネ
ルギーを十分に活用するために、異なる位相の脈
動を別々にタービンに導入する、所謂ダブルエン
トリー型ターボチヤージヤーが知られている。

このダブルエントリー型ターボチヤージヤー
は、隔壁でタービンを２つに分割し、該隔壁を
夫々のタービン用ノズルの間の隔壁まで延長させ
て排気ガスを誘導するようにしたものであるが、
然し、この従来例の場合には、過給機本来の目的
についての利用手段しか開示されておらず、エン
ジンの回転数全領域にわたるブースト圧を制御さ
せる手段は全く開示されておらず、従つて、エン
ジンの回転数に応じた有効なブースト圧を得るこ
とは困難である。

更に、他の先行技術として、実開昭55−88018
号公報に開示されたターボチヤージヤー用排気バ
イパス弁構造のものも提案されているが、この先
行技術は、ダブルエントリー型ターボチヤージヤ
ーに設けた２つのガス供給通路を隔壁で隔て、こ
の隔壁部分にターボチヤージヤーをバイパスする
分岐管を開口させ、この分岐管に共通して働くバ
イパス弁を設けて構成したものである。然しなが
ら、この先行技術は、従来は設けていた２個のバ
イパス弁を１個のバイパス弁とすることにより装
置の簡略化と作動の確実化を図つたものであり、
上記の先行技術と同様にエンジンの回転数全領域
にわたるブースト圧を制御させる手段は全く開示
されておらず、従つて、エンジンの回転数に応じ
た有効なブースト圧を得ることは困難である。

そこで本考案は、エンジンの低速回転から高速
回転に到る全域にわたつて有効なブースト圧が得
られるように構成してエンジンの出力を増大させ
るようにした過給装置を提供するものである。

また、本考案は上記目的を達成するため、ター
ビンホイールのタービンブレード側周に重ねて、
他のタービンホイールをタービンシヤフトを共用
させて２連装し、それぞれのタービンホイールに
排気ガスが独立して供給されるようにタービンハ
ウジング内に２連のタービン室を形成してターボ
チヤージヤのタービン部を構成し、さらに前記タ
ービンハウジングに接続してエンジンよりの排気
ガスが導入される排気通路をタービンハウジング
近傍で２分割して、前記各タービン室にそれぞれ
連通させると共に、この各排気通路には独立して
作動する排気通路開閉弁を設けたことを特徴とし
ている。

以下図面を用いて本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の過給装置の一実施例の要部構
成図であり、ターボチヤージヤＴは、コンプレツ
サホイール１１およびコンプレツサハウジング１
２からなるコンプレツサ部１０と、コンプレツサ
ホイール１１を駆動するタービン部２０とから成
る。また、タービンシヤフト１３を介してコンプ
レツサホイール１１に接続するタービン部２０の
タービンホイール３０は、低速用タービンホイー
ル３１と高速用タービンホイール３２の直径の異
なる２種のタービンホイールがタービンシヤフト
１３を共用させて２連装されたような構造をして
おり、これに合わせてタービンハウジング２２は
前記低速用タービンホイール３１および高速用タ
ービンホイール３２にそれぞれ独立して排気ガス
を供給できるように、内部で隔壁２１によつて軸
方向に第１タービン室２３と第２タービン室２４
とに２分割されている。そして、第１、第２ター
ビン室２３，２４は軸方向断面において断面積を
第２タービン室２４よりも第１タービン室２３の
方を小さく、かつノズル部の大きさを第２タービ
ン室２４のノズル部２４ａよりも第１タービン室
２３のノズル部２３ａを小さく設定してある。

さらに、前記のように構成されたタービン部２
０にエンジン７０からの排気ガスを供給する排気
通路部５０はタービン部２０（タービンハウジン
グ部２２）近傍で仕切壁５１によつて２分割さ
れ、この排気通路５０と第１および第２タービン
室２３，２４とを接続する排気導入部４０も前記
仕切壁５１に連続する仕切壁４１によつて同様に
２分割されており、前記第１タービン室２３に排
気ガスを供給する第１排気通路４５、第２タービ
ン室２４に排気ガスを供給する第２排気通路５４
を形成している。そしてこの第１排気通路４５お
よび第２排気通路５４内には排気ガスタービン部
２０への供給を遮断することができる第１および
第２排気通路開閉弁５２，５３がそれぞれ設けら
れている。本実施例ではこれら第１および第２排
気通路開閉弁５２，５３を排気通路部５０内の仕
切壁５１の先端部近傍に設け、一方の排気通路を
閉じた時に他方の排気路を開き、排気ガスが他方
の排気通路にスムーズに流れるようにしている。

前記第１および第２排気通路開閉弁５２，５３
はそれぞれアクチユエータ６２，６３によつて独
立して開閉動作を行なえるようになつており、こ
のアクチユエータ６２，６２は共に開閉弁制御装
置６１に接続して、制御装置６１の制御信号によ
り第１，第２排気通路開閉弁５２，５３を開閉す
る。そして制御装置６１にはエンジン７０の回転
数センサ６４からの信号や排気ブレーキスイツチ
６５からの信号が入力されるようになつており、
制御装置６１はその内部で前記回転数センサ６４
からの信号を処理して、エンジン回転数が設定回
転数より低い時にはアクチユエータ６２，６３に
より第１排気通路開閉弁５２を開いて第２排気通
路開閉弁５３を閉じ、エンジン回転数が設定回転
数を越えた時には逆に第１排気通路開閉弁５２を
閉じて第２排気通路開閉弁５３を開くように作動
する。また、排気ブレーキスイツチ６５がオンに
なつて排気ブレーキ状態になつた時には制御装置
６１は第１、第２排気通路開閉弁５２，５３を共
に閉じるようにアクチユエータ６２，６３を駆動
する。６６はバツテリである。

第２図から第４図は前述したタービンホイール
３０の詳細を示すものである。本考案のタービン
ホイール３０は直径の異なる２種のタービンホイ
ールが重合されて２連装されたような構造をして
いる。すなわち、タービンホイール３０は第４図
に示すような直径の小さい低速用タービンホイー
ル３１がその低速用排気ガス整流部３３の基部を
第１図に示すタービンシヤフト１３に固着してま
ず取付けられており、次いで整流部３３に複数枚
設けられているタービンブレード３４の側周部３
５に密着させて直径の大きい高速用タービンホイ
ール３２の高速用排気ガス整流部３６を第３図に
示すように固着されている。この時高低速用ター
ビンホイール３２の回転軸はタービンホイール３
１の回転軸に一致させておくことは言うまでもな
い。３７は整流部３６に複数枚設けられているタ
ービンブレードである。

そして、高速用排気ガス整流部３６のタービン
室側を隔壁２１に近接させており、これにより第
１タービン室２３よりの排気ガスは低速用タービ
ンホイール３１に、第２タービン室２４よりの排
気ガスは高速用タービンホイール３２に噴出して
各々のタービンブレード３４，３７に衝突する。

このように構成された本考案の過給装置ではエ
ンジン７０の回転数が低い時には制御装置６１に
より第１排気通路開閉弁５２が開いており、第２
排気通路開閉弁５３が閉じているので、排ガスは
第１図の矢印Ｌで示すように第１排気通路４５に
流れて第１タービン室２３に入り、低速用タービ
ンホイール３１に噴出する。第１タービン室２３
はそのノズル部２３ａが絞られており、かつその
断面積が小さいので、排気ガス流量が小なくても
排気ガスの噴出エネルギが増大するためにタービ
ンシヤフト１３が高回転数で回ることができ、エ
ンジン回転数が低くてもコンプレツサ部１０で得
られるブースト圧は増大する。

エンジン回転数が高くなつて設定回転数を越え
た時には制御装置６１により第２排気通路開閉弁
５３が開かれ、第１排気通路開閉弁５２が閉じら
れる。するとこんどは排気ガスは第１図の破線Ｈ
で示すように第２排気通路５４に流れて第２ター
ビン室２４に入り、高速用タービンホイール３２
に噴出する。第２タービン室２４はそのノズル部
２４ａが第１タービン室２３のノズル部２３ａよ
りも大きいので排気ガスの噴出エネルギが減少す
るために、タービンシヤフト１３は排気ガス流量
が大くなつても過回転せず、エンジン回転数が高
い時でもコンプレツサ部１０で得られるブースト
圧は、過ブースト圧まで至ることがない。

また、本考案の過給装置は、運転者が排気ブレ
ーキスイツチ６５をオンして排気ブレーキを作動
させない時に制御装置６１により第１および第２
排気通路開閉弁５２，５３が第１および第２の排
気通路４５，５４を共に閉じるように働くので、
排気ブレーキとしてこれを使用することもでき
る。

以上説明したように、タービンシヤフトに、直
径の大小異なる低速用及び高速用のタービンホイ
ールを同芯的に２連装させて装着し、前記タービ
ンホイールを収容するタービンハウジングを、前
記夫々のタービンホイールに独立して排気ガスを
供給し得るように第１タービン室と、第２タービ
ン室とに区画形成し、前記各タービン室に、排気
ガスを夫々導入させる区画された排気通路を接続
すると共に、この各排気通路に、エンジンの回転
数に応答して独立して開閉動作を行う開閉弁を設
けたため、エンジン回転数全域にわたつて有効な
ブースト圧が得られるので、エンジン低回転時か
らターボ効果が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すターボチヤー
ジヤの要部構成図、第２図は第１図に示した２連
装タービンホイールのＡ矢視図、第３図は第２図
のタービンホイールの斜視図、第４図は第３図の
タービンホイールの外側の高速用タービンホイー
ルを取去つた低速用タービンホイールのみの斜視
図である。１０……コンプレツサ部、１３……タービンシ
ヤフト、２０……タービン部、２１……隔壁、２
２……タービンハウジング、２３……第１タービ
ン室、２４……第２タービン室、３１……低速用
タービンホイール、３２……高速用タービンホイ
ール、３３，３６……整流部、３４，３７……タ
ービンブレード、３５……側周部、４０……排気
導入部、４１，５１……仕切壁、５０……排気通
路部、５２，５３……排気通路開閉弁、６１……
制御装置、６２，６３……アクチユエータ、６４
……回転数センサ、６５……排気ブレーキスイツ
チ、７０……エンジン。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

タービンシヤフトに、直径の大小異なる低速用
及び高速用のタービンホイールを同芯的に２連装
させて装着し、前記タービンホイールを収容する
タービンハウジングを、前記夫々のタービンホイ
ールに独立して排気ガスを供給し得るように第１
タービン室と、第２タービン室とに区画形成し、
前記各タービン室に、排気ガスを夫々導入させる
区画された排気通路を接続すると共に、この各排
気通路に、エンジンの回転数に応答して独立して
開閉動作を行う開閉弁を設けたことを特徴とする
過給装置。