JPS6332342Y2 - - Google Patents

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JPS6332342Y2
JPS6332342Y2 JP1983148555U JP14855583U JPS6332342Y2 JP S6332342 Y2 JPS6332342 Y2 JP S6332342Y2 JP 1983148555 U JP1983148555 U JP 1983148555U JP 14855583 U JP14855583 U JP 14855583U JP S6332342 Y2 JPS6332342 Y2 JP S6332342Y2
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JP
Japan
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exhaust gas
engine
turbine
turbine rotor
running
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JP1983148555U
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JPS6055737U (ja
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンの排気ガスによつて排気ガ
スタービンを駆動し、同タービンによりコンプレ
ツサを駆動するようにしたターボチヤージヤ、特
にエンジンから排出される排気ガス量に応じて流
量特性を変化させるようにした可変容量式ターボ
チヤージヤに関するものである。
技術上良く知られているように、車両用のエン
ジンは、アイドル回転数から最高速回転数までの
極めて広い回転数域に亘つて、しかも大きく変動
する負荷範囲内で運転されるので、その排気ガス
量も又大巾に変動する。従つて、一定の流量特性
を有する排気ガスタービンでは、エンジンから排
出される排気ガスエネルギを十分に回収し利用す
ることができない。
本考案は、上記に鑑み創案されたもので、ター
ビンハウジング内に、一個の隔壁を設けてロータ
軸線方向に分割された二つの流量特性を異にする
排気ガス通路を形成すると共に、上記隔壁のター
ビンロータに対向する端縁とタービンロータ外周
縁との間の半径方向の間隙を、タービンロータ径
の2〜3%になるように形成し、更に上記二つの
排気ガス通路が、エンジンの負荷センサと回転数
センサとによつて検知されるエンジンの運転状態
に応じて開閉される弁装置により、 (1) エンジンが低トルクで運転しているとき、及
び高回転数で運転しているときは共に開放さ
れ、 (2) エンジンが大きいトルクでかつ中程度の回転
数で運転しているときは、流量特性が大きい方
の排気ガス通路のみが開放され、 (3) エンジンが中程度のトルクでかつ低速度で運
転しているときは、流量特性が小さい方の排気
ガス通路のみが開放される ように制御されることを特徴とする可変容量式タ
ーボチヤージヤを要旨とするものである。本考案
の好ましい実施例では、タービンハウジング内
に、実質的にタービンロータの軸線に直交する中
心面を有する一個の隔壁を設けて、上記ハウジン
グ内にロータ軸線方向に分割された二つの排気ガ
ス通路を形成すると共に、これらの通路が夫々異
る流量特性を有するように設定し、更にこれら各
通路にバタフライ弁又はスライド弁を設けて、エ
ンジンの運転状態に応じ開閉し、二つの排気ガス
通路を同時に開く、流量特性大なる通路のみ開
く、更に流量特性小なる通路のみ開く、の三つの
モードで排気ガス通路が制御されるように構成す
る。これにより排気ガスタービンにおいて、エン
ジンの運転状態に適応した流量特性を有する排気
ガス通路を選択することができ、従つて同タービ
ンにより駆動されるコンプレツサの吐出圧力即ち
エンジンに対してのブースト圧を好ましいレベル
に制御することができるのである。更に又、本考
案によれば、上記隔壁のタービンロータに対向す
る端縁とタービンロータ外周縁との間の半径方向
の間隙を可及的に小さく即ちタービンロータ径の
2〜3%の隙間とすることにより排気ガス通路の
流れ損失を小さくし、排気ガスエネルギの回収効
率を従来より向上することができる利点が得られ
るのである。
以下本考案の実施例を添付図面について具体的
に説明する。図中符号10はターボチヤージヤの
排気ガスタービンを総括的に示し、12はタービ
ンロータ、14は同タービンロータを収容するタ
ービンハウジング、16は上記タービンハウジン
グの入口端であつて、図示しないエンジンの排気
マニホールド18に連結される。又上記ハウジン
グ14内には、この実施例の場合、タービンロー
タ12の軸線O−Oに対して略垂直な方向の一つ
の隔壁20が設けられ、この隔壁20によつてハ
ウジングの入口端16からタービンロータ12の
外周部分に到る二つの排気ガス通路A,Bが形成
されている。排気ガス通路A,Bは、ハウジング
入口端16に近い所謂スロート部22で通路面積
に差異が与えられ、同入口端16からタービンロ
ータ外周部分末端までの排気ガス通路の全長が大
体同じ割合の面積比で形成されている。そしてこ
の実施例の場合、第4図の特性図(縦軸に修正流
量をとり、横軸に膨張比をとつて示した)に示す
ように通路Aの流量特性は、通路Bのそれより小
さく設定されている。なお、第4図の特性図に関
し、修正流量=G√1/P1、膨張比=P2/P1
あつて、Gは排気ガス流量、T1は排気ガスのタ
ービン入口温度、P1は同じく排気ガスのタービ
ン入口圧力、P2はタービン出口圧力である。又
上記タービンロータ12の羽根の外周縁と、これ
に対向する上記隔壁20の内周端縁との間には、
例えば従来直径約100mmのタービンロータの場合
6〜7mmの隙間が設けられていたが、これを2〜
3mmの小さい隙間Cとするように構成されてい
る。
次に、第3図に明瞭に示されているように、タ
ービンハウジング入口端16部分、即ち排気ガス
通路A,Bの入口端部に夫々弁装置24,26が
設けられている。図示の実施例では、弁装置2
4,26はバターフライ弁として示されている
が、勿論スライド弁又はロータリ弁でもよい。又
上記弁装置24,26は夫々空気圧応動装置2
8,30によつて開閉され、更にこれら空気圧応
動装置は各々電磁弁32,34を介して車両内の
圧縮空気タンク36に連結されている。そして上
記電磁弁32,34はコントローラ38の制御信
号に応動して開閉され、同コントローラ38は、
エンジンの回転数を検知する回転数センサ40及
びエンジンの負荷を検知する負荷センサ42の入
力信号をうけて作動するようになつている。エン
ジンの回転数センサ40は、例えばクランク軸或
いはカム軸等と同期して回転する部材に設けたス
リツトを有する回転子と、上記スリツトを通る光
をフオトトランジスタで検知して電気的出力を得
る装置等が広く実用されており、一方、エンジン
の負荷センサとしては、アクセルの踏込み量をポ
テンシオメータ等により電気信号に変換する装置
等が広く利用されていて、何れも公知に属する。
上述のように構成された装置において、エンジ
ンが中程度以下の比較的低いトルクで運転してい
るときは、その全回転数範囲に亘り、即ち第5図
(縦軸にエンジントルクTをとり、横軸にエンジ
ン回転数NEをとつて示されている)に示すエン
ジンの特性図における領域αにおいては、回転数
センサ40、負荷センサ42からの入力によりコ
ントローラ38が電磁弁32,34を共に消勢し
ているので、空気圧応動装置28,30の圧力室
は何れも大気に連通し、弁装置24,26が何れ
も全開している。従つて排気ガスは通路A及びB
を通つてタービンロータ12に流入し、第4図の
特性図中曲線(A+B)に沿つてタービンが効率
的に作動し、コンプレツサを駆動してエンジンの
運転状態に好適なブースト圧を発生する。次にエ
ンジンが中速でかつ大きいトルクを発生して運転
しているとき、即ち第5図の領域βで運転してい
るときは、コントローラ38が電磁弁32を付勢
し、電磁弁34は消勢した状態に制御するので、
弁装置24が閉じ弁装置26は開いたままであ
る。従つて排気ガスは通路Bを通つてタービンロ
ータ12に供給され、同タービンは第4図の曲線
Bに沿つて効率的に駆動される。更に、エンジン
が中程度のトルクで低速回転をしているとき、即
ち第5図の領域rで運転しているときは、コント
ローラ38が電磁弁32を消勢すると共に、電磁
弁34を付勢するので、弁装置26が閉じ弁装置
24が開かれる。このため排気ガスは通路Aを通
つてタービンロータ12に供給され、同タービン
は第4図の曲線Aに沿つて効率的に駆動される。
以上の結果として、エンジンの負荷及び回転数の
変動に応じて、排気ガスタービン10が常に効率
的に駆動され、同タービンによつて駆動されるコ
ンプレツサが、エンジンの運転状態に相応した好
適なブースト圧を発生することができ、エンジン
の出力及び燃費を改善することができるのであ
る。特に、従来からこの種ターボチヤージヤ付エ
ンジンにおける共通の欠点とされていた低速トル
クを大巾に改善し得る点で極めて有益である。更
に、本考案によれば、隔壁20のタービンロータ
12に対向する端縁と、同タービンロータ12の
外周縁との間の隙間Cを、従来より著しく小さく
することによつて、排気ガス流の流路急変による
損失を少くすることができるので、上記効果を一
層増大することができるのである。
なお、第2図における排気ガス通路A,Bを逆
にして、通路Aの流量特性をBより大きくするこ
ともできる。なお、第3図において弁装置24と
26とは開閉反対作動を行なうのであるから、適
当なリンクを用い一個の空気圧応動装置で両弁を
作動させることも可能である。更に、空気圧応動
装置28,30に代え、電気的又は電気・機械的
アクチユエータを任意に採用し得ることも又明白
である。
叙上のように本考案に係る可変容量式ターボチ
ヤージヤは、タービンハウジング内に、一個の隔
壁を設けてロータ軸線方向に分割された二つの流
量特性を異にする排気ガス通路を形成すると共
に、上記隔壁のタービンロータに対向する端縁と
タービンロータ外周縁との間の半径方向の間隙
を、タービンロータ径の2〜3%になるように形
成し、更に上記二つの排気ガス通路が、エンジン
の負荷センサと回転数センサとによつて検知され
るエンジンの運転状態に応じて開閉される弁装置
により、 (1) エンジンが低トルクで運転しているとき、及
び高回転数で運転しているときは共に開放さ
れ、 (2) エンジンが大きいトルクでかつ中程度の回転
数で運転しているときは、流量特性が大きい方
の排気ガス通路のみが開放され、 (3) エンジンが中程度のトルクでかつ低速度で運
転しているときは、流量特性が小さい方の排気
ガス通路のみが開放される ことを特徴とし、回転数及び負荷が大巾に変動す
る車両用エンジンと協働して、同エンジンの運転
状態の実質的全範囲に亘り適応したブースト圧を
生起し、特にエンジンの低速トルクを改善するこ
とができるので、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案を実施したターボチヤージヤの
排気ガスタービン部分の正面図、第2図は第1図
の−線に沿う断面図、第3図は第1図の−
線に沿うハウジング入口端部の断面図及び関連
する弁制御系を概念的に示した図面、第4図は本
考案に係るターボチヤージヤにおける排気ガスタ
ービンの特性図、第5図は本考案ターボチヤージ
ヤと協働するエンジンのトルク−回転数特性図で
ある。 10……排気ガスタービン、A,B……排気ガ
ス通路、12……タービンロータ、24,26…
…弁装置、14……タービンハウジング、28,
30……空気圧応動装置、20……隔壁、32,
34……電磁弁。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 タービンハウジング内に、一個の隔壁を設けて
    ロータ軸線方向に分割された二つの流量特性を異
    にする排気ガス通路を形成すると共に、上記隔壁
    のタービンロータに対向する端縁とタービンロー
    タ外周縁との間の半径方向の間隙を、タービンロ
    ータ径の2〜3%になるように形成し、更に上記
    二つの排気ガス通路が、エンジンの負荷センサと
    回転数センサとによつて検知されるエンジンの運
    転状態に応じて開閉される弁装置により、 (1) エンジンが低トルクで運転しているとき、及
    び高回転数で運転しているときは共に開放さ
    れ、 (2) エンジンが大きいトルクでかつ中程度の回転
    数で運転しているときは、流量特性が大きい方
    の排気ガス通路のみが開放され、 (3) エンジンが中程度のトルクでかつ低速度で運
    転しているときは、流量特性が小さい方の排気
    ガス通路のみが開放される ように制御されることを特徴とする可変容量式タ
    ーボチヤージヤ。
JP14855583U 1983-09-26 1983-09-26 可変容量式タ−ボチヤ−ジヤ Granted JPS6055737U (ja)

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JP14855583U JPS6055737U (ja) 1983-09-26 1983-09-26 可変容量式タ−ボチヤ−ジヤ

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JP14855583U JPS6055737U (ja) 1983-09-26 1983-09-26 可変容量式タ−ボチヤ−ジヤ

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JPS6055737U JPS6055737U (ja) 1985-04-18
JPS6332342Y2 true JPS6332342Y2 (ja) 1988-08-29

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5711233B2 (ja) * 1977-11-29 1982-03-03

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5711233U (ja) * 1980-06-24 1982-01-20
JPS58114844U (ja) * 1982-01-30 1983-08-05 いすゞ自動車株式会社 過給装置

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5711233B2 (ja) * 1977-11-29 1982-03-03

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