JPS63111234A - タ−ボ過給装置 - 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〕 この発明は、エンジンのターボ過給装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、排気ターボ過給機については種々のものが開示さ
れている。また、その中でタービンスクロールを二分割
したターボ過給装置についても種々のものが開示されて
いる。このようなものとして、例えば、実開昭５８−１
８０３３９号公報、実開昭６０−１２６３１号公ＩＩａ
、特開昭５８−１３８２２２号公報等に記載さたものが
ある。

まず、実開昭５８−１８０３３９号公報に開示されたも
のを第３図を参照して概説する。第３図において、排気
エネルギで回転するタービンと前記タービンにより駆動
されるコンプレフサとを備えたターボチャージャ４０が
示されている。このターボチャージャ４０については、
タービンスクロール４１の内部を入口部からタービンロ
ーフ４４外周に至るまで二分割する隔壁４７を設け、こ
れら並列する二つのスクロール４５．４６の入口面積と
ロータ回転軸４３から入口中心までの偏心量との比を異
なって設定し、且つ一方の入口にエンジン回転数に応じ
て開く切換弁を設けたものである。

また、実開昭６０−１２６３１号公報に開示されたもの
を第４図を参照して概説する。第４図において、排気タ
ーボ過給機本体５０のタービンハウジング５３内にター
ビンホイール５５の周囲を囲む排気ガス流路が形成され
ると共に、タービンハウジング５３の内壁面に排気ガス
流路を第１の流路５６及び第２の流路５７に分割する仕
切板５９が設けられ、エンジンの複数のシリンダから排
出される排気ガスが第１の排気通路及び第２の排気通路
を介してタービンハウジング５３の第１及び第２の各流
路５６．５７に導入され、これらの第１及び第２の各流
路５６，５７からタービンホイール５５に排気ガスが吹
き付けられてタービンホイール５５が回転駆動される排
気ターボ過給機に関し、仕切板５９を板材によって形成
し、鋳造型のタービンハウジング５３の内壁面に平板状
の仕切板５９を設けた排気ターボ過給機が開示されてい
る。

更に、特開昭５８−１３８２２２号公報に記載されたも
のについては、タービンスクロールを二分割し、一方の
タービンスクロール部分に開閉弁すなわち開閉シャッタ
を設置し、ノズル面積を可変にするような排気タービン
過給機が開示されている。これについて第５図を参照し
て概説する。

第５図において、内燃機関の排気タービンの過給機にお
ける排気タービン６０が示されている。この排気タービ
ン６０については、タービンケース６１の内部を隔壁６
２によりほぼ軸方向に並んだ流路面積の異なる大容量及
び小容量用の２つのスクロール室６３．６４に分割し、
この隔壁６２の先端はタービン羽根６７の外周の羽根人
口に近接させて、ノズル部分６５．６６も軸方向に２分
割し、且つこの２分割されたノズル幅をそれぞれに連通
している２つのスクロール室６３．６４の容量に応じて
与え、スクロール入口部にスクロール室６３．６４に連
なる２流路のうち流路面積の大きな方の流路入口を開閉
できるパルプ６８を設け、エンジン低速時の過給圧力が
低い場合には、バルブ６８を閉じて流路面積の小さな方
のスクロール室６４のみに排気ガスを流し、エンジン高
速時には次第にバルブ６８を開いて流路面積の大きな方
のスクロール室６３にも排気ガスを流すようにしたもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、第３図に示されているターボチャージャ４０
については、エンジンの回転数に応答してタービンスク
ロール４５．４６を可変容量にしたものである。また、
第４図に示されている排気ターボ過給機については、仕
切板５９は板材で形成されているが、この仕切板５９は
タービンハウジング５３内のみを分割するものである。

しかも、このようなタイプでは、鋳造時に、仕切板５９
を中子間に好ましい状態に設置することができず、仕切
板５９の両側を伝わって湯が流れ込むような現象が生じ
ることがあり、スムースなタービンスクロールが形成さ
れないという問題点を有している。更に、第５図に示さ
れている排気タービン過給６６０については、エンジン
低速から高速まで広範囲で効率良く十分な過給圧力を得
るためにスクロール室６３．６４＆びノズル６５．６６
を可変容量にし、この容量を大幅に変えるため低速時に
使うスクロール流量面積をできるだけ小さくするもので
、スクロール室６３．６４を二分割して、一方のタービ
ンスクロール部分にパルプ６８すな、わち開閉シャッタ
を設置し、ノズル面積を可変にしている。しかしながら
、いずれの上記のものについても、タービン通路に関し
てタービンケーシングは鋳物のみで構成されたものであ
り、エンジンから排気される排気ガスを断熱し、排気ガ
スが有する熱エネルギーをタービン通路に閉じ込めて熱
エネルギーを回収するという目的意識を有するものでは
ない。また、いずれのタービン通路に関しても、内壁面
に薄板成形体を有するものでなく、また仕切板を予め前
記薄板成形体と共に一緒に成形したものでもなく、ター
ビン通路の形状を正確に且つ堅牢に構成し且つ所望の形
状を容易に得るという点では問題点を有するものである
。

この発明の目的は、上記の問題点を解消することであり
、タービン通路に関してタービンケーシングは鋳物で構
成すると共に、前記タービンケーシングの内壁面に薄板
で成形した薄板成形体を位置させ、タービン通路の形状
を所望のサイズに正確に且つ堅牢に構成して所望の形状
を得ることができ、更に、エンジンから排気される排気
ガスをタービン通路における断熱層によって断熱し、排
気ガスが有する熱エネルギーをタービン通路に閉じ込め
て熱エネルギーを回収することができるターボ過給装置
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記の問題点を解消し、上記の目的を達成
するために、次のように構成されている。

即ち、この発明は、タービン通路を形成する薄板成形体
をタービンケーシングの内壁面に配置し、更に前記薄板
成形体と前記タービンケーシングとの間には断熱層が介
在していることを特徴とするターボ過給装置に関し、更
に具体的に詳述すると、前記断熱層がセラミック断熱層
から成り、前記セラミック断熱層が前記薄板成形体にコ
ーティングされ、また前記タービン通路を通路面積が異
なるタービンスクロールに形成するようにノズル部まで
伸長する平板によって二分割し、前記平板の両面に前記
薄板成形体を形成する薄板を当接状態に固着し、前記薄
板成形体及び前記平板で構成された前記タービンスクロ
ールが前記タービンケーシングに鋳込まれて構成され、
前記薄板成形体と前記平板の接合部が鋳造時に溶解して
前記タービンケーシングと一体的に構成されていること
を特徴とするターボ過給装置に関する。

〔作用〕

この発明は、上記のように構成されているので、次のよ
うに作用する。即ち、この発明によるターボ過給装置は
、タービン通路を形成する薄板成形体をタービンケーシ
ングの内壁面に配置し、更に前記薄板成形体と前記ター
ビンケーシングとの間にはセラミック断熱層等の断熱層
が介在しているので、エンジンから排気される排気ガス
をタービン通路において断熱し、排気ガスが有する熱エ
ネルギーをタービン通路に閉じ込め、タービンロータへ
と送込むことができ、しかも前記セラミック断熱層は前
記薄板成形体と前記タービンケーシングとの間に確実に
保持される。また、前記セラミック断熱層が前記薄板成
形体にコーティングされているので、前記セラミック断
熱層は所定の位置に所望の厚さで配置され、また前記タ
ービン通路を通路面積が異なるタービンスクロールを形
成するようにノズル部まで伸長する平板によって二分割
し、前記薄板成形体が前記平板の両面に当接状態に固着
され、前記薄板成形体及び前記平板で構成された前記タ
ービン通路が前記タービンケーシングに鋳込まれて構成
され、前記薄板成形体と前記平板の接合部が鋳造時に溶
解して前記タービンケーシングと一体的に構成されてい
るので、前記タービン通路に関して前記タービンケーシ
ングは鋳物で構成するが、成形体であるため、前記ター
ビン通路の形状を所望のサイズに正確に且つ堅牢に構成
できることは勿論のこと、タービン通路に関して所望の
形状を得ることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるターボ過給装置
の実施例を詳述する。

第１図において、この発明によるターボ過給装置の一実
施例が符号ｌにより部分的に示されている。このターボ
過給装置ｌについては、タービン本体であるタービンケ
ーシング２は鋳物によって構成されたものであり、ター
ビンケーシング２の内壁面には鋳造時に同時に鋳込まれ
たステンレススチール材等から成る薄板成形体が配置さ
れている。薄板成形体は、図の左側に位置する薄板５と
右側に位置する薄板６によって予め成形されているもの
であり、薄板５，６の一方の端部はノズル部１４を形成
するように互いに隔置した状態に成形され、薄板５．６
の他方の端部は互いに当接した状態に溶接等によって固
着されている。符号８は当接部であり、符号９は溶接部
を示す。従って、この薄板成形体は、タービン通路であ
るタービンスクロール１２を形成している。また、薄板
成形体については、鋳造に先だって、その外周面にセラ
ミック材料が塗布即ちコーティングされ、セラミック断
熱Ｎ７が形成されている。このセラミック断熱層７は、
薄板成形体の溶接等によって固着された接合部即ち当接
部８には塗布されていない。

それ故に、タービンケーシング２を鋳造する場合に、薄
板成形体が設置されて鋳込まれる時に、露出している溶
接部９及び当接部８は溶解状態になってタービンケーシ
ング２と一体的に構成される。

このように構成されているので、薄板成形体はタービン
ケーシング２に極めて堅固に且つ確実に固定され、薄板
成形体とタービンケーシング２の間には、セラミック材
料から成るセラミック断熱層７が配置される構造に構成
される。ところで、図では、薄板５と薄板６とが結合し
た当接部８及び溶接した溶接部９は、説明を分かり易く
するために、明確に区別して誇張した状態に図示されて
いるが、実際にはこの部分は鋳造時にタービンケーシン
グ２と溶解し融合した状態になっている。なお、図中、
３はケーシング、４はタービンロータを示す。

第２図において、この発明によるターボ過給装置の別の
実施例が符号１０によって部分的に示されている。この
ターボ過給装置１０については、上記ターボ過給装置１
と比較して、タービンスクロールにステンレススチール
材等から成る仕切板即ち平板１１を設置している以外に
ついては、全く同一の構造であるので、同一の部品につ
いては同一の符号を付し、それらの説明を省略する。薄
板成形体は、タービンケーシング２の鋳造に先だって、
予め薄板５，６及び平板１１によって形成される。薄板
５は平板１１の一側面に当接し、また薄板６は平板１１
の他側面に当接した状態で溶接等によって固着されてい
る。従って、この薄板成形体については、タービン通路
は平板１１によって二分割され、２つのタービンスクロ
ール１３゜１７が平板１１を境に両側に形成される。し
かも、−４のタービンスクロール１３の通路面積は、他
方のタービンスクロール１７の通路面積に比較して著し
く小さくなるように構成されている。また、エンジンの
排気ガスはタービンスクロール１３゜１７を通ってノズ
ル部１４．１５からタービンロータ４へと流入する。な
お、図では、上記と同様に、薄板５と平板１１及び薄板
６と平板１１とが結合した当接部８、並びに溶接した溶
接部９は、説明を分かり易くするために、明確に区別し
て誇張した状態に図示されているが、実際にはこれらの
部分は鋳造時にタービンケーシング２に溶解し融合した
状態になっている。

以上、この発明によるターボ過給装置の実施例について
細部にわたって詳述したが、これら細部に限定されるも
のでなく、例えば、セラミック材料は薄板成形体にコー
ティング即ち塗布して取付けているが、必ずしも塗布に
よる取付けだけに限定されるものでなく、セラミック材
料を成形体として構成し、それを貼付けてもよく、単に
薄板成形体の外周面に配置し、タービンケーシング２の
鋳造時に一緒に鋳込んでもよいことは勿論である。

要は、タービンスクロールが成形体で構成され、薄板成
形体とタービンケーシングとの間に断熱セラミック層が
配置されることが肝要である。

〔発明の効果〕

この発明によるターボ過給装置は、以上のように構成さ
れているので、次のような効果を奏する。

即ち、このターボ過給装置は、タービン通路を形成する
薄板成形体をタービンケーシングの内壁面に配置し、更
に前記薄板成形体と前記タービンケーシングとの間には
セラミック断熱層等の断熱層が介在しているので、エン
ジンから排気される排気ガスを前記タービン通路におい
て断熱し、排気ガスが有する熱エネルギーを前記タービ
ン通路に閉じ込め、タービンロータへと送込むことがで
き、しかも、前記セラミック断熱層は前記薄板成形体と
前記タービンケーシングとの間に確実に保持される。例
えば、このターボ過給装置をセラミックエンジンである
断熱エンジンの下流に適用した場合に、エンジンで発生
した熱エネルギーを外部にほとんど逃がすことなく、極
めて有効に熱エネルギーを回収することができる。更に
、前記セラミック断熱層が前記薄板成形体にコーティン
グされているので、前記セラミック断熱層は所定の位置
に所望の厚さで配置することができる。また、前記ター
ビン通路を通路面積が異なる前記タービンスクロールを
形成するようにノズル部まで伸長する平板によって二分
割し、前記薄板成形体が前記平板の両面に当接状態に固
着され、前記薄板成形体及び前記平板で構成された前記
タービン通路が前記タービンケーシングに鋳込まれて構
成され、前記ａ仮成形体と前記平板との接合部が鋳造時
に溶解して前記タービンケーシングと一体的に構成され
ているので、前記タービン通路に関して前記タービンケ
ーシングは鋳物で構成するが、鋳造に先だって予め成形
される前記薄板成形体であるので、前記タービン通路即
ちタービンスクロールを所望の形状に且つ確実に形成す
ることが極めて容易に達成できる。更に、エンジンから
の排気ガス流量に対応して、前記タービンスクロールを
一方又は両方を作動するように使用でき、いわゆる可変
容量タイプとして適用させることができることは勿論の
こと、前記タービンケーシングに前記薄板成形体の一部
即ち当接部及び溶接部は溶解した状態に構成され、極め
て堅牢に構成される。また、前記タービン通路を仕切る
前記平板に関しては、従来のものに比較して極めて薄肉
に構成することができ、前記タービンスクロールの流路
面積を前記平板によって減少させるようなことがなく、
前記平板は前記タービンケーシングに確実に且つ堅固に
取付けられる。更に、前記ノズル部を前記平板によって
分割しているので、前記ノズル部の形状が堅固に且つ安
定した状態に維持される。また、前記薄板成形体を使用
するので、排気ガスの通路面積を流量、流速等に応じて
所望により選定して簡単に変更することができ、通路面
積を変更することについても、製造が極めて簡単である
。このターボ過給装置については、前記タービンスクロ
ールが堅牢で且つ簡単な構造の前記薄板成形体で形成さ
れ、その形状は維持されるので、故障等は発生すること
がなく、メインテナンスが簡単である。更に、前記平板
は前記タービンスクロールの内面を形成するステンレス
スチール）オ等から成る前記薄板に内包され、そのまま
の状態で前記タービンケーシングに鋳包まれているので
、鋳造応力、鋳造歪等によって破壊されるようなことは
ない等、種々の極めて有効な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明によるターボ過給′装置の一実施例を
示す断面図、第２図はこの発明によるターボ過給装置の
別の実施例を示す断面図、第３図は従来のターボチャー
ジャを示す断面図、第４図は従来の排気ターボ過給機を
示す断面図、及び第５図は従来の排気タービン過給機を
示す断面図である。 、１０−一・・・・ターボ過給装置、２−−一・・ター
ビンケーシング、３−・−・ケーシング、４−−−・タ
ービンロータ、５．６・−−−一−−薄板成形体を構成
する薄板、７−・−・−セラミック断熱層、８−−一一
一当接部、９−−−−溶接部、１１・−・・・・平板、
１２　、　１３　、　１７−−−−−−タービンスクロ
ール、１４．１５−・・−ノズル部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービン通路を形成する薄板成形体をタービンケ
   ーシングの内壁面に配置し、更に前記薄板成形体と前記
   タービンケーシングとの間には断熱層が介在しているこ
   とを特徴とするターボ過給装置。
2. （２）前記断熱層はセラミック断熱層であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のターボ過給装置。
3. （３）前記セラミック断熱層は前記薄板成形体にコーテ
   ィングされていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載のターボ過給装置。
4. （４）前記タービン通路を通路面積が異なるタービンス
   クロールを形成するようにノズル部まで伸長する平板に
   よって二分割したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のターボ過給装置。
5. （５）前記平板の両面には前記薄板成形体を構成する薄
   板が当接状態に固着されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項に記載のターボ過給装置。
6. （６）前記薄板成形体及び前記平板で構成された前記タ
   ービンスクロールを前記タービンケーシングに鋳込んで
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   のターボ過給装置。
7. （７）前記薄板成形体と前記平板の接合部は鋳造時に溶
   解して前記タービンケーシングと一体的に構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のター
   ボ過給装置。