JPS63230923A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はタービンとコンプレッサを同一軸上に配置した
ターボチャージャに係り、特に自動車用エンジンに好適
な可変容量式タニビンを備えたターボチャージャに関す
る。

〔従来の技術〕

従来のターボチャージャは、特開昭６０−１６６７１８
号に記載のように排気ガス流路を二つに分岐し。

かつタービンケーシングの内部を隔壁で分割して二つの
スクロール流路を構成し、前記排気ガス流路を二つのス
クロール流路にそれぞれ接続し、一方のスクロール流路
のノズル部に複数個の固定案内翼を設け、前記排気ガス
流路の入口に該流路を調整する制御弁を設けた構成とな
っている。そして、このターボチャージャはエンジンの
低速回転域では固定案内翼を有するスクロール流路にの
み排気ガスを集中的に導き、エンジンの高速回転域では
両方のスクロール流路へ排気ガスを導き、またエンジン
の中速回転域においては前記制御弁により排気ガスの流
路を自動的に調整して過給圧力□を制御する。従って、
上記ターボチャージャは、一方のスクロール流路に固定
案内翼を設けたことによって、固定案内翼がない場合と
比較してエンジン低速回転域における過給圧力を著しく
高くすることができ、かつエンジン高速回転域では二つ
のスクロール流路に排気ガスが流れてタービン入口圧力
を低くすることができるので、エンジンの出力向上およ
び燃料消費率向上を図れる利点を有量る。

しかし、一つのスクロール流路のみが作動する状態と二
つのスクロール流路が作動する状態との間のエンジン中
速回転域において、制御弁が排気ガスの流路を調整して
過給圧力を制御する際の該制御弁の絞り損失の点につい
ては配慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、エンジンの中速回転域における制御弁
の絞り損失の点について配慮がされておらず、エンジン
中速回転域にタービン効率が低下する問題があった。

本発明の目的は、エンジンの低速回転域と高速回転域と
の中間回転域においてもタービン効率を・向上させるこ
とができるターボチャージャを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、一方のスクロール流路に設けられた複数個
の固定案内翼のうち少なくとも一つを可動翼で構成し、
かつスクロール流路の外に前記可動翼の操作手段を設け
ることにより達成される。

〔作用〕

操作手段により可動翼の角度を制御すると、タービン羽
根車に流入する排気ガスの一部が前記可動翼によって流
れ方向と速度が変わる、つまりタービン特性を連続的に
変化させられるので、エンジンの中速回転域においても
タービン効率を向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。第１図は本発明によるターボチャージャの縦断
面図、第２図は第１図をタービンの回転軸方向からみた
部分断面図を示している。

図において１回転軸１はセンターハウジング２の内側に
設けたジャーナル軸受３および４によって、自由に回転
するように支承されている。また１回転軸１の一端には
タービン羽根車５が固定され、他端にはコンプレッサ羽
根車６が締結されている。

コンプレッサ羽根車６の外周部にはコンプレッサケーシ
ング７が配置され、コンプレッサケーシング７はセンタ
ーハウジング２に固定されている。

コンプレッサケーシング７には吐出し管８が設けられて
おり、図示されていないエンジンの給気管に接続されて
いる。

タービン羽根車５の外周部にはタービンケーシング９が
設けられており、タービンケーシング９はセンターハウ
ジング２に固定されている。タービンケーシング９の上
端側は図示されていないエンジンの排気管に接続されて
いる。タービンケーシング９の入口部１０は隔壁１１に
よって主排気ガス流路１２と副排気ガス流路１３に分け
られており、隔壁１１には主排気ガス流路１２と副排気
ガス流路１３とを連通ずる弁穴１４が設けられている。

弁穴１４の副排気ガス流路側には制御弁１５が設けられ
ている。制御弁１５はリンク１６を介してアクチュエー
タ１７によって作動するように構成されている。タービ
ンケーシング９の内部は隔ｌ！１１から続く仕切壁１８
によって主スクロール流路１９と副スクロール流路２０
に分割され、主スクロール流路１９は主排気ガス流路１
２へつながっており、副スクロール流路２０は副排気ガ
ス流路１３につながっている。主スクロール流路１９お
゛よび副スクロール流路２０のノズル部２１．２２はタ
ービン羽根車５の入口２３の外周に軸方向に並ぶように
配置されている。主スクロール流路１９のノズル部２１
には、複数個の固定案内翼２４が円周上に配列されてい
る。固定案内翼２４はタービンケーシング９とセンター
ハウジング２に固定されたリング２５と一体で構成され
、固定案内翼２４の端面は仕切壁１８に接している。

主スクロール流路１９の巻き始め位置２６には一枚の可
動案内翼２７が設けられている。可動案内翼２７の翼長
は固定案内翼２４の翼長より大きく、可動案内翼２７の
翼頭２８は主スクロール流路１９の舌部２９に近接して
設けられている。翼頭２８の中央部には可動軸３０が可
動案内Ｘ２７に固定されており、可動軸２０の回動中心
の半径位置Ｒｏが固定ノズル翼２４の入口半径Ｒｉより
大きくなるように、可動案内翼２７は配置されている。

また、可動案内翼２７はタービンケーシング９および仕
切壁１８に接触しないように設けられている。可動軸３
０は支持体３１によって回転するように支承されており
、支持体３１はタービンケーシング９とセンターハウジ
ング２に固定されている。また、可動軸３０は外部に延
長され、リンク３２を介してアクチュエータ３３によっ
て作動するように構成されている。主スクロール流路１
９の巻き終り位置３４は固定案内翼３５の前縁と接する
ように形成され、固定案内翼２４と可動案内翼２７とに
よって形成される流路の入口は主スクロール流路１９の
内壁の延長である壁４８により塞がれている。

前記アクチュエータ１７は、アクチュエータ捧３６、バ
ネ３７．ダイアフラム３８および圧力室３９から構成さ
れ、圧力室３９には導管４０が接続されている。導管４
０の他端はコンプレッサの吐出管８に接続されている。

前記アクチュエータ３３は、アクチュエータ棒４１．バ
ネ４２．ダイアフラム４３および圧力室４４とから構成
され、圧力室４４には導管４５が接続されている。導管
４５の他端は導管４０に接続されている。

次に１本実施例の作用について説明する。

エンジン低速回転域では、アクチュエータ１７の圧力室
３９の内部の圧力が低いのでバネ３７によって制御弁１
５はダイアフラム３８．アクチュエータ棒３６およびリ
ンク１６を介マて全閉となるように制御されている。こ
れによりエンジンからの排気ガスはタービンケーシング
入口部１０がら主排気ガス流路１２を通り、主スクロー
ル流路１９から複数の固定案内翼２４によって形成され
るノズル流路から加速されてタービン羽根車５の入口２
３に流入してタービン羽根車５を駆動し、タービン羽根
車５は回転軸１を介してコンプレッサ羽根車６を回転す
る。コンプレッサ羽根車６によって圧縮された空気は吐
出し管８を通ってエンジンの給気管へ空気を供給する。

この状態において、アクチュエータ３３の圧力室４４の
圧力も低い状態にあるから可動案内翼２７はアクチュエ
ータ３３のバネ４２によってダイアフラム４３．アクチ
ュエータ捧４１およびリンク３２を７介して。

可動案内翼２７と下流側で隣接する固定案内翼４６との
間に形成される流路が全開あるいは断面積が最小となる
ように可動軸３０が回動して角度位置が制御される。こ
の状態ではタービンの最小の流量特性が実現される。

エンジンの回転速度が上昇するとターボチャージャの回
転速度も増加しコンプレッサの吐出し管８の内部の圧力
、すなわち過給圧力が上昇する。

過給圧力が一定値に達すると７クチユエータ３３の圧力
室４４の圧力が高くなり、バネ４２の力に抗してダイア
フラム４３．アクチュエータ棒４１およびリンク３２を
介して、可動案内！！２７と下流側に隣接する固定案内
翼４６との間に形成される流路の断面積が大きくなるよ
うに可動軸３０が回動して可動案内翼２７の角度位置を
制御する。

これによってタービンの出力を過給圧力が一定となるよ
うに制御することができる。この状態では可動案内翼２
７によってタービンの流量特性を変更することができる
ため高いタービン効率が維持される。さらにエンジンの
回転速度が上昇すると排気ガス流量が増加し、可動案内
′ｆｔ２７の開度はさらに大きくなる。最後には、可動
案内翼２７がタービン羽根車５に接触しないようにスト
ッパー４７が可動案内翼２７の回動を阻止し、可動案内
翼２７は最大ＵＦＩ度位置に達する。

さらにエンジン回転速度が一ヒ昇すると可動案内翼２７
による過給圧力の制御は不能の状態にあるから過給圧力
が若干上昇するが、この状態ではアクチュエータ１７が
作動し制御弁１５によって過給圧力が一定となるように
制御する。アクチュエ−タ１７の圧力室３９の圧力が一
定値以上に高くなるとバネ３７の力に抗して、ダイアフ
ラム３８゜アクチュエータ棒３６およびリンク１６を介
して制御弁１５が全開の状態から開き始める。このため
タービンケーシングの入口部１０から流入する排気ガス
の一部は弁穴１４を通って副排気ガス流路１３に流入し
、副スクロール流路２０からノズル部２２で加速されて
タービン羽根車５の入口２３を通ってタービン羽根ＲＬ
５を駆動する。これによって排気ガス流量が増加しても
タービンの入口部１０の圧力は低く保たれ、過給圧力を
一定に制御することができる。エンジンの回転速度が最
高に達すると制御弁１５は全開状態となり、タービンの
最大流量特性が実現される。

第３図は上記実施例におけるタービンの流量特性を示し
た線図で、その流量特性上に可動案内翼２７と制御弁１
５の制御範囲を示しである。

以上の如く１本実施例においては、スクロール流路に設
ける複数の固定案内翼の一つを可動案内翼に構成して過
給圧力を制御するようにしたので。

特にエンジンの中速回転域でもタービン効率を向上でき
る。

また１本実施例においては、可動案内ｙｔ２７をスクロ
ール流路の巻き始め位置に配置したので、該可動案内翼
２７の可変流量範囲を広くすることができる。また、可
＃案内翼２７の可動軸３０の回動中心の半径位ｌｅｔ　
Ｒｏを固定案内翼２４の入口の半径Ｒ１より大きくした
ので、可動案内翼２７の組立が容易となる。さらに、こ
れと関連して可動案内翼２７の頭部２８を副スクロール
流路１′、〕の舌部２９に近接して設けることができる
ので、頭部２８は流れの妨げとならず排気ガスを損失な
くかつ多量にタービン羽根車５の入口２３へ導くことが
できる。この結果、１枚の可動案内翼２７により効率の
高い法肩変流量範囲を実現できる。

また、スクロール流路１９の巻き終り位置３４に設けた
固定ノズル翼３５と可動案内翼２７との間に形成される
流路の入口を主スクロール流路１９の内壁を延長したｒ
！ｊ！、４８によって塞いだため、副スクロール流路１
９から固定ノズル翼３５と可動案内翼２７との間には排
気ガスは流入しないから可動案内翼２７の可変流量範囲
をより広くすることができる。また、可動案内翼２７は
固定案内翼２４より長く大きいから製作も容易である。

なお、上記実施例では可動案内翼を１枚設けた例を示し
たが、必要に応じて２枚設けるようにしてもよい、また
、タービンの入口側と出口側とを接続する排気バイパス
弁を設けていない例を示したが、排気バイパス弁を併用
するものにおいても前述した作用、効果を達成できるこ
とは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スクロール流路に設ける複数の固定案
内翼の一つを可動翼に構成して過給圧力を制御するよう
にしたので、エンジンの中速回転域でもタービン効率を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のターボチャージャの一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図をタービンの回転軸方向からみ
た部分断面図、第３図は本発明におけるタービンの流量
特性を示す線図である。 １・・・回転軸、５・・・タービン羽根車、６・・・コ
ンプレッサ羽根車、１８・・・仕切壁、１９・・・主ス
クロール流路、２０・・・副スクロール流路、２４・・
・固定案内翼、２７・・・可動案内翼、３０・・・可動
軸、３３・・・アクチュエータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ガス流路が二つに分岐され、かつタービンケー
   シング内のスクロール流路がタービン羽根車の回転軸方
   向で二分割され、前記排気ガス流路は二つのスクロール
   流路にそれぞれ接続され、一方のスクロール流路には複
   数個の固定案内翼が設けられているターボチャージャに
   おいて、前記固定案内翼の少なくとも一つを可動翼で構
   成し、かつスクロール流路の外に前記可動翼の操作手段
   を設けたことを特徴とするターボチャージャ。 ２、前記可動翼が、前記スクロール流路の巻き始め位置
   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
   項記載のチーボチャージャ。 ３、前記可動翼の回動中心からの半径位置が、固定案内
   翼の入口の半径より大きいことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のターボチャージャ。