JPS63111238A - 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
あるいは三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６０−１３４８３２号公報、実開昭５８−１８０
３３９号公報、実開昭６０−１２６３１号公報、特開昭
５８−１３８２２２号公報、実開昭５２−１３３８１１
号公報等に記載されたものがある。

まず、実開昭６０−１３４８３２号公報には、三分割さ
れたタービン通路が開示されている。これについて第４
図を参照して概説する。第４図において、タービンハウ
ジングガス通路切換装置を備えた排気過給機３０が示さ
れている。この排気過給機３０については、タービンハ
ウジング３１の内壁３２に複数の仕切板３３．３４を設
け、複数のガス通路３５．３６．３７と複数のガス供給
口とを形成し、ガス通路３５，３６．３７と複数のガス
供給口とを新道するロータリパルプをタービンハウジン
グ３１に形成した孔より回転自在にタービンハウジング
３１内に挿入したものである。

また、実開昭６０−１２６３１号公報に開示されたもの
を第５図を参照して概説する。第５図において、排気タ
ーボ過給機本体４０のタービンハウジング４３内にター
ビンホイール４５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４３の内壁面に排気ガス
流路を第１の流路４６及び第２の流路４７に分割する仕
切板４９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４３の第１及び第２の各流
路４６．４７に導入され、これらの第１及び第２の各流
路４６．４７からタービンホイール４５に排気ガスが吹
き付けられてタービンホイール４５が回転駆動される排
気ターボ過給機に関し、仕切板４９を板材によって形成
し、鋳造製のタービンハウジング４３の内壁面に平板状
の仕切板４９を設けた排気ターボ過給機が開示されてい
る。

次に、実開昭５８−１８０３３９号公報に開示されたも
のを第６図を参照して概説する。第６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
されるコンプレッサとを備えたターボチャージャ５０が
示されている。このターボチャージャ５０については、
タービンスクロール５１の内部を入口部からタービンロ
ータ５４外周に至るまで二分割する隔壁５７を設け、こ
れら並列する二つのスクロール５５．５’６の入口面積
とロータ回転軸５３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ちの″である。

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７図を参照し
て概説する。

第７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
び小容遺用の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、スクロール人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、パルプ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
速時には次第にパルプ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。図中、６９はアクチュエータを示す。

また、図示していないが、実開昭５２−１３３８１１号
公報には、タービン側ハウジング本体の排気入口に仕切
板を設けて内部を２０に分割した遠心過給機のハウジン
グ装置について開示されている。ハウジング本体と仕切
板を別体に形成し、ハウジング本体の排気入口の内面に
形成した凹溝に仕切板を嵌合しているものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、第４図に示された排気過給機については、ガ
ス通路３５，３６．３７を３個備えているが、これらは
タービンハウジング３１を鋳造する際に同時に鋳込まれ
て構成されていることは明らかである。第５図に示され
ている排気ターボ過給機については、仕切板４９は板材
で形成されているが、この仕切板４９はタービンハウジ
ング４３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４９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４９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。また、第６図に示されているターボ
チャージャ５０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５５．５６を可変容量にしたもの
である。更に、第７回に示されている排気タービン過給
機６０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及びノズル部分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２分割して、一方のタービンスクロール部分に開
閉弁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。また、実開昭５２−１３３８１１号公
報に開示された遠心過給機のハウジング装置については
仕切板を用いるという技術的思想は開示されているが、
それは人口部についてである。しかしながら、上記のい
ずれのものについても、タービン通路に関してタービン
ケーシングは鋳物でのみ構成されたものであり、内壁面
に薄板成形体を有するものでなく、タービン通路の形状
を正確に且つ堅牢に構成し、また鋳造時に湯の流れ込み
を防止して所定の形状を維持し、所望の形状を得るとい
う点では問題を有するものである。

また、エンジンからの排気ガス等によって駆動されるタ
ービンの速度ヘクトルは、排気ガス流量によつて大幅に
変化するものである。特に、エンジンのアイドリング時
等の微小流量の時には、速度ベクトルを接線方向に増加
させて旋回流とすることが肝要である。しかしながら、
上記のいずれのものについても、排気ガスに対して速度
ベクトルを接線方向に増加させるという目的意識は全く
有していないものである。

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、前記タービン通路を複数のタービンスク
ロールに分割し、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して所望の形状を得ることが
でき、鋳造時に湯が流入するのを防止し、前記タービン
スクロールの所定の形状を得ることができるように構成
すると共に、特に、エンジンのアイドリング時等のよう
な排気ガス流量が微小流量の時にでも排気ガスに速度ヘ
クトルを接線方向に増加させ、旋回流れを与えることが
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、タービン通路を仕切板によって分割
し、少なくとも一方のタービンスクロールを薄板成形体
で形成し、前記タービンスクロールの排気ガス出口の上
流側部分を閉鎖した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、前記薄板成形体がター
ビンケーシングの内壁面に配置され、通路面積の小さい
前記タービンスクロールの前記排気ガス出口の上流側部
分を閉鎖し、また前記薄板成形体の端部と前記仕切板の
端部とは互いに当接状態に鋳造に先だって予め溶接等に
よって密封状態に固着され、更に前記薄板成形体及び前
記仕切板を前記タービンケーシングに鋳込んでタービン
スクロールを構成し、しかも前記薄板成形体と前記仕切
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ことを特徴とするターボ過
給装置に関する。

Ｃ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
、タービン通路を仕切板によって分割し、少なくとも一
方のタービンスクロールを薄板成形体で形成し、前記タ
ービンスクロールの排気ガス出口の上流側部分を閉鎖し
たので、鋳造時に薄板成形体の接合部から湯が流れ込む
ような現象が発生せず、前記タービンスクロールが所定
のサイズに且つスムースな形状に構成できると共に、前
記タービンスクロールの上流側部分が閉鎖しているので
、排気ガスがタービンスクロール内に沿って流れるため
旋回流を与えられ、速度ベクトルを接線方向に増加する
ことができる。従って、例えば、エンジンのアイドリン
グ時等におけるように排気ガス流量が微小流量であった
としても、排気ガスは十分な旋回流を与えられ、前記タ
ービンスクロールのノズル部からタービンロータへと流
入することができるようになる。更に、前記薄板成形体
の端部と前記仕切板の端部とはノズル部を除いて密封状
態に溶接等によって互いに当接状態に固着され、また前
記薄板成形体及び前記仕切板から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、更に前記薄板成形体と前記仕切板との接合部は鋳造
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
れているので、前記タービン通路を分割する前記薄板成
形体及び前記仕切板を鋳造時に中子間の所定の位置に極
めて容易に設置することができ、また前記タービン通路
に関して前記タービンケーシングは鋳物で構成するが、
成形体即ち成形品であるため、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、前記タービン通路に関して所望の形状を自由
に選定して形成することができる。更に、前記薄板成形
体で形成される前記タービンスクロールを使用する場合
には、他方の前記タービンスクロールは断熱空気層とし
ての機能を果たすことができる。

〔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１により全体的に示されている。このターボ
過給装置１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る。

第２図（イ）は第１図における線イーイにおける断面図
、第２図（ロ）は第１図における線ローロにおける断面
図、第２図（ハ）は第１図における線ハーバにおける断
面図、及び第２図（ニ）は第１図における線二一二にお
ける断面図である。

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。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２の内壁面に配置したものである。こ
の薄板成形体については、鋳造に先だって、図の上側に
位置する薄板５、図の下側に位置する薄板６、及び図の
中間に位置する仕切板１１によって予め成形された成形
品である。薄板５及び薄板６はタービンケーシング２の
内壁面に接触状態に設置されており、仕切板１１がター
ビン通路を二分割にしてタービンスクロール１２．１３
を形成している。薄板５の端部側面と仕切板１１の端部
側面とは当接状態に溶接等によって固着され、薄板５と
仕切板１１によって通路面積の大きいタービンスクロー
ル１２を形成している。また、薄板６の端部側面と仕切
板１１の端部側面とは当接状態に溶接等によって固着さ
れ、薄板６と仕切板１１によって通路面積の小さいター
ビンスクロール１３を形成している。即ち、薄板５．６
から成る薄板成形体及び仕切板１１は、鋳造に先だって
当接部８が溶接等によって互いに固着されており、ター
ビンスクロール１２．１３を構成するようにタービンケ
ーシング２に鋳込まれる。しかも、薄板５，６及び仕切
板１１との当接部８及び溶接部９は、鋳造時に溶解して
タービンケーシング２と一体的に構成される。従って、
薄板５，６及び仕切板１１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る。また、薄板５．６、
特に仕切板１１の端部については、ノズル部１４．１５
まで伸長し、タービンスクロール１２に対してノズル部
１４を提供し、タービンスクロール１３に対してノズル
部１５を提供している。薄板５．６及び仕切板１１は、
共に鋳造に先だって、ノズル部１４．１５を除いて密封
状態に成形されている。更に、タービンスクロール１２
については、はソ全周囲にわたってノズル部１４に開口
し、エンジンからの排気ガスはタービンスクロール１２
を通ってノズル部１４からタービンロータ４へと流入す
る。これに対して、タービンスクロール１３については
、第２１２Ｉ（イ）及び第２図（ロ）で示すように、ノ
ズル部即ち排気ガス出口の一部は、薄板６の延長部の薄
板Ｉ６によって閉鎖状態に形成されている。この排気ガ
ス出口は、第３図に示すように、タービンスクロール１
３の上流側部分が閉鎖されているものであり、符号１７
で示す位置になって開口するように構成されている。こ
の排気ガス出口の開口状態は、第２図（ハ）及び第２図
（ニ）に示すように、ノズル部１５に開口している。従
って、エンジンからの排気ガスは、第３図に矢印で示す
ように、タービンスクロール１３に沿って流れ、速度ヘ
クトルを接線方向に増加させて旋回流となり、言い換え
れば、エンジンからの排気ガス流れはタービンスクロー
ル１３によって回転流れに変化させられ、薄板１６の終
端部エフに達して始めてタービンスクロール１３からノ
ズル部１５を通ってタービンロータ４へと流入する。

ところで、図では、薄板５．６と仕切板１１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に融合した状態になっているものである。なお、
図中、３はケーシングを示す。

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、タービン通路は、２個のタービンスクロー
ルが形成されたものが示されているが、必ずしも２個に
限るものでな（，３個以上に構成されてもよいことは勿
論である。また、タービンスクロール１３を密封状態に
構成する薄板１６の終端部１７についても、ターボ過給
装置に応じて最適位置を決定すればよいものであり、薄
板１６の終端部１７の位置が限定されているものではな
い。タービンスクロール１２とタービンスクロール１３
との通路面積の大きさ即ちサイズについては、極端にタ
ービンスクロール１３の方を小さくすることもできるも
のであり、必ずしも限定されるものではない。また、図
では、タービンスクロール１２についても薄板５をター
ビンケーシング２に鋳込んでいるが、タービンスクロー
ル１２には薄板を必ずしも配置する必要がないものであ
る。

〔発明の効果〕

この発明によるターボ過給１ｉＺ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、タービン通路を仕切板に
よって分割し、少なくとも一方のタービンスクロールを
薄板成形体で形成し、前記タービンスクロールの排気ガ
ス出口の上流側部分を閉鎖したので、鋳造時に薄板成形
体の接合部から湯が流れ込むような現象が発生せず、前
記タービンスクロールが所定のサイズに且つスムースな
形状に構成できると共に、前記タービンスクロールの上
流側部分が閉鎖しているので、排気ガスがタービンスク
ロール内に沿って流れるため旋回流を与えられ、速度ベ
クトルを接線方向に増加することができる。即ち、例え
ば、エンジンのアイドリング時等におけるように排気ガ
ス流量が微小流量であったとしても、排気ガス出口が閉
鎖された前記タービンスクロール内に沿って流れるに従
って十分な旋回流を与えられ、前記タービンスクロール
のノズル部からタービンロータへと流入する。更に、前
記薄板成形体の端部と前記仕切板の端部とはノズル部を
除いて密封状態に溶接等によって互いに当接状態に固着
され、また前記薄板成形体及び前記仕切板から構成され
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、更に前記薄板成形体と前記仕切板との
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ので、前記タービン通路を分割す
る前記７ｉｌ仮成形体及び前記仕切板を鋳造時に中子間
の所定の位置に極めて容易に設置することができ、また
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、前記薄板及び前記仕切板は成形体即ち
成形品であるため、前記タービンスクロールの形状を所
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、前記タービン通路に関して所望の形状を自由に選
定して形成することができる。更に、前記薄板成形体で
形成される前記タービンスクロールを使用する場合には
、他方の前記タービンスクロールは断熱空気層として放
熱を抑える機能を果たすことができる。また、前記ター
ビンケーシングに前記薄＋＆成形体及び前記仕切板の一
部即ち当接部及び溶接部は溶解した状態に構成され、前
記薄板成形体及び前記仕切板は極めて堅牢に前記タービ
ンケーシングに固着される。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
イプとして通用させることができる。また、タービン通
路を仕切る前記仕切板に関しては、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、タービンスクロー
ルの流路面積を前記仕切板によって減少させるようなこ
とがなく、前記仕切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
タービンスクロールを形成する前記仕切板によって分割
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、前記仕切板及び前記薄板成
形体を使用するので、前記タービンスクロールの通路面
積を流量、流速等に応じて所望により選定して簡単に設
計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。そして、前記タービン
スクロールは堅牢で且つ簡単な構造であってその形状は
維持されるので、故障等が発生ずることがな（、メイン
テナンス等が簡単である。更Ｇ、：、前記仕切板はター
ビンスクロールの内面を形成するステンレススチール材
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に実施例を示す
平面図、第２図（イ）は第１図の線イーイにおける断面
図、第２図（ロ）は第１図の線ロー口における断面図、
第２図（ハ）は第１図の線ハーバにおける断面図、第２
図（ニ）は第１図の線二一二における断面図、第３図は
第１図の長手方向の断面図、第４図は従来の排気過給機
を示す断面図、第５図は従来の排気ターボ過給機を示す
断面図、第６図は従来のターボチャージャを示す断面図
、及び第７図は従来の排気タービン過給機を示す断面図
である。 １・・−・ターボ過給装置、２−・−タービンケーシン
グ、５，６．１６・・・・・−薄板、８・−・−当接部
、９−・−・−溶接部、１１・・・・・−仕切板、１２
．１３・−・・−・タービンスクロール、１４．１５・
・・・・・・ノズル部、１７・−・−薄板１６の終端部
。 第　　１ｔη 」 第　　２　　　ｔ’ｌ（ハ）　　　　　　　　　ハ第４
　図 第６図 第　　７　　図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービン通路を仕切板によって分割し、少なくと
   も一方のタービンスクロールを薄板成形体で形成し、前
   記タービンスクロールの排気ガス出口の上流側部分を閉
   鎖したことを特徴とするターボ過給装置。
2. （２）前記薄板成形体はタービンケーシングの内壁面に
   配置されてい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）前記排気ガス出口の上流側部分を閉鎖された前記
   タービンスクロールは通路面積が小さい方であることを
   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。
4. （４）前記薄板成形体の端部と前記仕切板の端部とは互
   いに当接状態に溶接等によって密封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１項に記載のター
   ボ過給装置。
5. （５）前記薄板成形体及び前記仕切板を前記タービンケ
   ーシングに鋳込んでタービンスクロールを構成したこと
   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。
6. （６）前記薄板成形体と前記仕切板との接合部は鋳造時
   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１項に記載の
   ターボ過給装置。