WO2014091905A1 - タービンハウジング - Google Patents

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高則 福田
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トヨタ自動車 株式会社
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to a turbine housing provided with a medium passage through which a cooling medium such as engine cooling water passes.
  • Patent Document 1 It is often used to provide an exhaust-driven turbocharger in an internal combustion engine.
  • a turbine housing constituting a part of such a turbocharger the one described in Patent Document 1 has been proposed.
  • An outer shell portion is attached to the turbine housing so as to cover the outer surface, and engine cooling water is supplied between the outer surface and the outer shell portion of the housing.
  • a gap between the outer surface of the turbine housing and the outer shell portion functions as a medium passage, and the turbine housing is cooled through heat exchange with cooling water supplied into the medium passage.
  • the amount of heat that the turbine housing receives from the exhaust during the operation of the turbocharger is not uniform in each part of the turbine housing.
  • path covers substantially the whole outer surface in order to cool the whole turbine housing. Therefore, it cannot be said that the whole structure can be efficiently cooled according to the temperature of each part of the turbine housing. For example, excessive cooling is caused in a portion where the amount of heat received from the exhaust in the turbine housing is small. There is a risk that the engine cooling water may be insufficiently cooled in a portion where the amount of heat received is large.
  • An object of the present disclosure is to provide a turbine housing capable of appropriately cooling the whole.
  • a turbine housing for solving the above-mentioned problems is a scroll passage that extends in a spiral shape outside the turbine wheel and through which exhaust gas of an internal combustion engine blown to the turbine wheel passes, and has a winding start portion and a winding end portion.
  • the medium passage through which the cooling medium passes the exhaust introduction passage connected to the winding start portion and introducing the exhaust into the scroll passage, and between the winding end portion and the exhaust introduction passage And a partition wall that extends in the circumferential direction of the turbine wheel.
  • the medium passage has a start end portion including an adjacent portion adjacent to the partition wall portion in the rotation axis direction of the turbine wheel, and has an introduction port for introducing the cooling medium into the start end portion.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a turbocharger having a turbine housing according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a plan sectional view showing a turbine housing. The top view which shows a turbine housing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 3;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 in FIG. 3;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line 9-9 in FIG.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line 10-10 in FIG. 8;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line 11-11 in FIG.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line 12-12 in FIG.
  • the turbocharger 30 includes a turbine 31 attached to the exhaust passage 21 of the internal combustion engine 20 and a compressor 32 attached to the intake passage 22 of the internal combustion engine 20.
  • a turbine wheel 33 is disposed inside the turbine 31, and a compressor wheel 34 is disposed inside the compressor 32.
  • the turbine wheel 33 and the compressor wheel 34 are connected via a shaft 35 so as to be integrally rotatable.
  • the turbine wheel 33 and the compressor wheel 34 are integrally rotated, whereby the intake air flowing in the intake passage 22 is pumped. It is forcibly fed into the cylinder of the internal combustion engine 20.
  • a scroll passage 41 extending in a spiral shape around the rotation axis L ⁇ b> 1 of the turbine wheel 33 is formed inside the turbine housing 40 of the turbine 31 on the radially outer side of the turbine wheel 33.
  • An opening (slit 42) extending over the entire circumference is formed in the radially inner portion of the scroll passage 41, and the exhaust in the scroll passage 41 is blown to the turbine wheel 33 through the slit 42.
  • the white arrow in FIG. 2 has shown the flow of exhaust_gas
  • the scroll passage 41 has a winding start portion 41A and a winding end portion 41B.
  • the winding start portion 41A is connected to an exhaust introduction passage 43 for introducing the exhaust gas in the exhaust passage 21 into the scroll passage 41.
  • the turbine housing 40 includes a partition wall 44 located at a joining portion between the winding end portion 41 ⁇ / b> B of the scroll passage 41 and the exhaust introduction passage 43.
  • the partition wall 44 has a tongue shape and protrudes from the inner wall of the turbine housing 40 in the circumferential direction of the turbine wheel 33 so as to partition between the passages 41 and 43.
  • a water cooling jacket 45 for cooling the turbine housing 40 is formed in the turbine housing 40.
  • the water cooling jacket 45 extends along the exhaust introduction passage 43 and the scroll passage 41. Thereby, the portion where the exhaust introduction passage 43 and the scroll passage 41 are formed, that is, the portion where the amount of heat received from the exhaust gas is large because the exhaust gas passes through the inside is efficiently cooled.
  • a cooling medium in this embodiment, cooling water used for cooling the internal combustion engine 20
  • An introduction port 46 is formed, and a discharge port 47 for discharging cooling water from the inside is formed at the other end. Inside the water cooling jacket 45, cooling water flows from the inlet 46 toward the outlet 47.
  • the turbine housing 40 is cooled through heat exchange between the cooling water flowing in the water cooling jacket 45 and the turbine housing 40.
  • the turbine housing 40 has a housing body 48 having an exhaust introduction passage 43 and a scroll passage 41, and a jacket portion 49 constituting a part of the outer wall of the water cooling jacket 45.
  • 4 is a cross-sectional view of the turbine housing 40 taken along line 4-4 of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 3
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 6
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 in FIG.
  • the housing body 48 and the jacket portion 49 are formed separately using a casting method or the like. Then, the turbine housing 40 is formed by attaching the jacket portion 49 to the housing main body 48 by welding or the like.
  • the amount of heat that the turbine housing 40 receives from the exhaust during the operation of the turbocharger 30 is not uniform in each part of the turbine housing 40 and is different.
  • a partition wall portion 44 extending in the circumferential direction of the turbine wheel 33 is formed at a portion between the winding end portion 41 ⁇ / b> B of the scroll passage 41 and the exhaust introduction passage 43.
  • the partition wall portion 44 receives heat of exhaust from each of the surface facing the exhaust introduction passage 43 and the surface facing the scroll passage 41 and transfers heat to the portion connected to the other portion, that is, the other portion. Since the cross-sectional area of the portion is small, it is a portion that tends to become high temperature, and a portion that tends to cause a decrease in reliability due to a temperature rise.
  • the supply amount of the cooling water is set so that the partition wall portion 44 is sufficiently cooled, the other portion having a relatively low temperature may be excessively cooled. In that case, there is a possibility that the operating load of the water pump that pumps the cooling water is unnecessarily increased and the fuel consumption of the internal combustion engine 20 is reduced.
  • the turbine housing 40 Since the turbine housing 40 is cooled through heat exchange with the cooling water passing through the water cooling jacket 45, the lower the temperature of the cooling water, the greater the degree of cooling. In the vicinity of the inlet 46 through which the cooling water is introduced into the water cooling jacket 45, the temperature of the cooling water is low because the heat exchange is hardly performed.
  • the water cooling jacket 45 is formed in the manner described below.
  • the water cooling jacket 45 has a start end 45B and a terminal end 45C in the extending direction of the water cooling jacket 45.
  • the start end portion 45B includes a portion adjacent to the partition wall portion 44 in the direction of the rotation axis L1 of the turbine wheel 33, that is, an adjacent portion 45A.
  • the introduction port 46 is formed in the start end 45B. Specifically, the introduction port 46 is formed so as to be located upstream of the adjacent portion 45A in the flow direction of the cooling water in the water cooling jacket 45 (hereinafter simply referred to as “upstream side”). Further, a discharge port 47 for discharging the cooling water to the outside of the water cooling jacket 45 is formed in the end portion 45C.
  • the water cooling jacket 45 extends in the flow direction of the exhaust gas in the scroll passage 41 from the start end 45B to the end 45C.
  • the cooling water can be introduced into the adjacent portion 45 ⁇ / b> A of the water cooling jacket 45 and the vicinity thereof. It can be cooled by cooling water.
  • a portion of the turbine housing 40 that is away from the partition wall 44 that is, a portion that is unlikely to reach a relatively high temperature, can be cooled by cooling water after cooling the partition wall 44 and its periphery.
  • the whole can be cooled appropriately in the form corresponding to the temperature of each part.
  • cooling water is introduced at a position upstream of the adjacent portion 45A of the water cooling jacket 45 in the water cooling jacket 45. Thereby, since the cooling water flowing in from the inlet 46 flows in one direction in the adjacent portion 45A without stagnation, the portion 45A can be suitably cooled.
  • the water-cooling jacket 45 is formed in a shape in which the cross-sectional area of the passage becomes smaller from the introduction port 46 toward the discharge port 47.
  • the passage sectional area of the water cooling jacket 45 shown in FIG. 4 is “S1”
  • the passage sectional area shown in FIG. 6 is set to “S3”
  • the cross-sectional area shown in FIG. 7 is “S4”
  • the shape of the water cooling jacket 45 is set so as to satisfy the relational expression “S1> S2> S3> S4”. Is done.
  • the start end portion 45B of the water cooling jacket 45 includes an adjacent portion 45A adjacent to the partition wall portion 44 in the direction of the rotation axis L1 of the turbine wheel 33. Further, the introduction port 46 is formed in the start end portion 45B. For this reason, the entire turbine housing 40 can be appropriately cooled in a manner commensurate with the temperature of each part.
  • the passage shape of the water cooling jacket 45 an arbitrary shape such as a shape in which the passage cross-sectional area of each part is substantially equal or a shape in which the passage cross-sectional area gradually increases from the introduction port 46 toward the discharge port 47 is adopted. can do.
  • the extending shape of the water cooling jacket 45 is not limited to the shape extending along the scroll passage 41 and may be set to an arbitrary shape as long as the shape extends from the starting point of the portion 45A adjacent to the partition wall portion 44 and its periphery. it can.
  • the introduction port is formed so as to open in a mode in which the cooling water flows toward the portion 45A adjacent to the partition wall portion 44, or the cooling water is directed toward a portion slightly downstream from the portion 45A adjacent to the partition wall portion 44.
  • the inlet may be formed so as to open in such a manner as to flow in.
  • the housing body 48 and the jacket portion 49 may be integrally formed using a casting method or the like.
  • the turbine housing 50 is separated from the slit portion 53 that forms part of the exhaust introduction passage 51 and the scroll passage 52, the jacket portion 55 that forms part of the water cooling jacket 54, and the slit 42. You may make it comprise with the 1st housing part 56 located near a compressor, and the 2nd housing part 58 which forms the shroud part 57.
  • 9 is a cross-sectional view of the turbine housing 50 taken along the line 9-9 in FIG. 8
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line 10-10 in FIG. 8
  • FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 11 and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 12-12 in FIG.
  • the turbine housing of the above-described embodiment is not limited to a cooling medium used for cooling the internal combustion engine 20 as a cooling medium for cooling, but is a fluid supplied to peripheral devices of the internal combustion engine 20 ( The present invention can also be applied to a case where a part of cooling water or oil is supplied, or a case where a dedicated fluid used only for cooling the turbine housing (for example, cooling water or cooling oil) is supplied.

Abstract

 タービンハウジングは、タービンホイールの外側において渦巻形状で延びるとともに前記タービンホイールに吹き付けられる内燃機関の排気が通過するスクロール通路であって、巻き始め部及び巻き終わり部を有する前記スクロール通路と、内部を冷却媒体が通過する媒体通路と、前記巻き始め部に接続されて同スクロール通路の内部に前記排気を導入する排気導入通路と、前記巻き終わり部および前記排気導入通路の間に設けられ前記タービンホイールの周方向に延びる仕切り壁部と、を備える。前記媒体通路は、前記タービンホイールの回転軸方向において前記仕切り壁部に隣接する隣接部分を含む始端部を有するとともに、前記冷却媒体を内部に導入する導入口を前記始端部に有する。

Description

タービンハウジング
 本開示の技術は、機関冷却水などの冷却媒体が通過する媒体通路を備えたタービンハウジングに関するものである。
 内燃機関に排気駆動式のターボチャージャを設けることが多用されている。そうしたターボチャージャの一部を構成するタービンハウジングとしては特許文献1に記載のものが提案されている。このタービンハウジングには、その外面を覆うように外殻部が取り付けられるとともに、同ハウジングの外面と外殻部との間に機関冷却水が供給されるようになっている。上記タービンハウジングの外面と外殻部との間隙が媒体通路として機能し、同媒体通路内に供給される冷却水との熱交換を通じてタービンハウジングが冷却されるようになっている。
特開2008-267257号公報
 ターボチャージャの作動に際してタービンハウジングが排気から受ける熱量は、同タービンハウジングの各部において均一ではなく異なる。上記特許文献1に記載のものでは、上記媒体通路が、タービンハウジング全体を冷却するためにその外面のほぼ全体を覆う。そのため、タービンハウジング各部の温度に応じてその全体を効率良く冷却することが可能な構造になっているとは云えず、例えばタービンハウジングにおいて排気からの受熱量が少ない部位において過度の冷却を招いたり、同受熱量が多い部位において機関冷却水による冷却度合いの不足を招いたりするおそれがある。
 本開示の目的は、全体を適正に冷却することのできるタービンハウジングを提供することにある。
 上記課題を解決するためのタービンハウジングは、タービンホイールの外側において渦巻形状で延びるとともに前記タービンホイールに吹き付けられる内燃機関の排気が通過するスクロール通路であって、巻き始め部及び巻き終わり部を有する前記スクロール通路と、内部を冷却媒体が通過する媒体通路と、前記巻き始め部に接続されて同スクロール通路の内部に前記排気を導入する排気導入通路と、前記巻き終わり部および前記排気導入通路の間に設けられ前記タービンホイールの周方向に延びる仕切り壁部と、を備える。前記媒体通路は、前記タービンホイールの回転軸方向において前記仕切り壁部に隣接する隣接部分を含む始端部を有するとともに、前記冷却媒体を内部に導入する導入口を前記始端部に有する。
一実施形態のタービンハウジングを有するターボチャージャの概略構成を示す略図。 タービンハウジングを示す平断面図。 タービンハウジングを示す平面図。 図3の4-4線に沿った断面図。 図3の5-5線に沿った断面図。 図3の6-6線に沿った断面図。 図3の7-7線に沿った断面図。 他の実施形態のタービンハウジングを示す平面図。 図8の9-9線に沿った断面図。 図8の10-10線に沿った断面図。 図8の11-11線に沿った断面図。 図8の12-12線に沿った断面図。
 以下、タービンハウジングの一実施形態について説明する。
 図1に示すように、ターボチャージャ30は、内燃機関20の排気通路21に取り付けられたタービン31と同内燃機関20の吸気通路22に取り付けられたコンプレッサ32とを備えている。タービン31の内部にはタービンホイール33が配設されており、コンプレッサ32の内部にはコンプレッサホイール34が配設されている。タービンホイール33とコンプレッサホイール34とはシャフト35を介して一体回転可能に連結されている。
 このターボチャージャ30では、内燃機関20の運転に伴い排気がタービンホイール33に吹き付けられると、タービンホイール33とコンプレッサホイール34とが一体回転し、これにより吸気通路22内を流れる吸気が圧送されて、内燃機関20の気筒内に強制的に送り込まれるようになる。
 図2に示すように、タービン31のタービンハウジング40の内部には、上記タービンホイール33の径方向外側において、タービンホイール33の回転軸L1周りを渦巻形状で延びるスクロール通路41が形成されている。スクロール通路41の径方向内側部分にはその全周にわたって延びる開口(スリット42)が形成されており、このスリット42を介してスクロール通路41内の排気がタービンホイール33に吹き付けられるようになっている。なお図2中の白抜きの矢印は排気の流れを示している。
 スクロール通路41は、巻き始め部41A及び巻き終わり部41Bを有する。巻き始め部41Aは、スクロール通路41の内部に排気通路21内の排気を導入するための排気導入通路43に接続されている。上記タービンハウジング40は、スクロール通路41の巻き終わり部41Bと排気導入通路43との合流部分に位置する仕切り壁44を有する。仕切り壁44は、舌片形状を有し、通路41,43の間を仕切るようにタービンハウジング40の内壁からタービンホイール33の周方向に突出する。
 図3に示すように、タービンハウジング40には、その冷却のための水冷ジャケット45が形成されている。この水冷ジャケット45は上記排気導入通路43およびスクロール通路41に沿って延びる。これにより、排気導入通路43およびスクロール通路41が形成された部分、すなわち内部を排気が通過するために排気からの受熱量が多い部分が効率よく冷却される。水冷ジャケット45の延設方向(図3中に白抜きの矢印で示す方向)における一端には冷却媒体(本実施形態では、内燃機関20の冷却に用いられる冷却水)を内部に導入するための導入口46が形成されており、他端には内部から冷却水を排出するための排出口47が形成されている。この水冷ジャケット45の内部では冷却水が導入口46から排出口47に向けて流れる。そして本実施形態では、水冷ジャケット45内を流れる冷却水とタービンハウジング40との熱交換を通じて同タービンハウジング40が冷却されるようになっている。
 図4~図7に示すように、上記タービンハウジング40は、排気導入通路43およびスクロール通路41を有するハウジング本体48と水冷ジャケット45の外壁の一部を構成するジャケット部49とを有する。なお、図4は図3の4-4線に沿ったタービンハウジング40の断面図であり、図5は図3の5-5線に沿った断面図であり、図6は図3の6-6線に沿った断面図であり、図7は図3の7-7線に沿った断面図である。これらハウジング本体48およびジャケット部49は鋳造法などを用いて各別に形成される。そして、ハウジング本体48にジャケット部49を溶接等によって取り付けることによりタービンハウジング40が形成される。
 ターボチャージャ30の作動に際してタービンハウジング40が排気から受ける熱量は、同タービンハウジング40の各部において均一ではなく異なる。
 図2または図3に示すように、上記タービンハウジング40では、スクロール通路41の巻き終わり部41Bと排気導入通路43との間の部分においてタービンホイール33の周方向に延びる仕切り壁部44が形成される。この仕切り壁部44は、排気導入通路43に面する面およびスクロール通路41に面する面のそれぞれから排気の熱を受ける上に、他の部分に接続する部分、すなわち他の部分に伝熱する部分の断面積が小さいために、高温になり易い部分であり、温度上昇に起因する信頼性の低下を招き易い部分である。
 そうした仕切り壁部44が十分に冷却されるように冷却水の供給量を設定すると、比較的温度が低い他の部分が過度に冷却されるおそれがある。その場合には、冷却水を圧送するウォータポンプの作動負荷の不要な増大を招いて内燃機関20の燃料消費量の低下を招くおそれがある。
 上記タービンハウジング40は、水冷ジャケット45内を通過する冷却水との熱交換を通じて冷却されるものであるため、冷却水の温度が低い部分ほど、その冷却の度合いは大きくなる。そして、水冷ジャケット45の内部に冷却水を導入する導入口46の近傍では、上記熱交換が殆どなされていないために、冷却水の温度が低い。
 この点をふまえて本実施形態では、水冷ジャケット45が以下に記載する態様で形成される。
 水冷ジャケット45は、同水冷ジャケット45の延設方向における始端部45B及び終端部45Cを有する。始端部45Bは、上記タービンホイール33の回転軸L1方向において仕切り壁部44に隣接する部分、すなわち隣接部分45Aを含む。また、上記導入口46は始端部45Bに形成される。詳しくは、導入口46が、前記隣接部分45Aより、同水冷ジャケット45内における冷却水の流れ方向上流側(以下、単に「上流側」)に位置するように形成される。また、水冷ジャケット45の外部に冷却水を排出する排出口47が、終端部45Cに形成される。水冷ジャケット45は、始端部45Bから終端部45Cまでスクロール通路41における排気の流れ方向へ延びる。
 こうしたタービンハウジング40によれば、水冷ジャケット45の前記隣接部分45Aおよびその周辺に冷却水を導入することができるため、タービンハウジング40の中でも高温になる仕切り壁部44およびその周辺を比較的低温の冷却水によって冷却することができる。しかも、タービンハウジング40において仕切り壁部44から離れた部分、すなわち比較的高温になり難い部分については、仕切り壁部44およびその周辺を冷却した後の冷却水によって冷却することができる。このように上記タービンハウジング40によれば、その全体を各部の温度に見合うかたちで適正に冷却することができる。
 また、上記タービンハウジング40では、水冷ジャケット45の前記隣接部分45Aより同水冷ジャケット45内における上流側の位置において冷却水が導入される。これにより、導入口46から流入した冷却水が隣接部分45Aにおいて一方向によどみなく流れるようになるため、同部分45Aを好適に冷却することができる。
 水冷ジャケット45内における冷却水の温度は、タービンハウジング40との熱交換に起因して高くなるために、その流れ方向下流側(以下、単に「下流側」)に向かうに連れて高くなってしまう。そのため、冷却水による冷却の度合いは下流側に向かうほど小さくなり易いと云える。
 この点をふまえて本実施形態では、水冷ジャケット45がその導入口46から上記排出口47に向かうに連れて通路断面積が小さくなる形状に形成されている。具体的には、水冷ジャケット45の延設方向における導入口46側から順に、図4に示す水冷ジャケット45の通路断面積を「S1」、図5に示す同通路断面積を「S2」、図6に示す同通路断面積を「S3」、図7に示す同通路断面積を「S4」とすると、関係式「S1>S2>S3>S4」を満たすように、水冷ジャケット45の形状が設定される。
 こうしたタービンハウジング40によれば、上記導入口46から排出口47に向かうに連れて、言い換えれば下流側に向かうに連れて水冷ジャケット45の断面積が小さくなるため、冷却水の流速が高くなる。そのため、冷却水の温度が高くなる下流側の部位ほど、同冷却水の流速を高くしてタービンハウジング40から冷却水への伝熱における熱伝達率を高くすることができる。したがって、タービンハウジング40の各部における冷却度合いのばらつきを小さく抑えて、同タービンハウジング40の全体を好適に冷却することができるようになる。
 以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
 (1)水冷ジャケット45の始端部45Bは、上記タービンホイール33の回転軸L1方向において仕切り壁部44に隣接する隣接部分45Aを含む。さらに、導入口46を始端部45Bに形成するようにした。そのため、タービンハウジング40の全体を各部の温度に見合うかたちで適正に冷却することができる。
 (2)水冷ジャケット45をスクロール通路41に沿って延びるように形成したために、スクロール通路41が形成された部分、すなわち内部を排気が通過するために排気からの受熱量が多い部分を効率よく冷却することができる。
 (3)水冷ジャケット45を導入口46から排出口47に向かうに連れて通路断面積が小さくなるように形成したために、タービンハウジング40の各部における冷却度合いのばらつきを小さく抑えて、同タービンハウジング40の全体を好適に冷却することができる。
 なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
 水冷ジャケット45の通路形状としては、その各部の通路断面積がほぼ等しくなる形状や、導入口46から排出口47に向かうに連れて通路断面積が徐々に大きくなる形状など、任意の形状を採用することができる。
 水冷ジャケット45の延設形状は、仕切り壁部44に隣接する部分45Aおよびその周辺を始点に延びる形状であれば、スクロール通路41に沿って延びる形状に限らず、任意の形状に設定することができる。
 仕切り壁部44に隣接する部分45Aに向けて冷却水が流入する態様で開口するように導入口を形成したり、仕切り壁部44に隣接する部分45Aより若干下流側の部位に向けて冷却水が流入する態様で開口するように導入口を形成したりしてもよい。
 ハウジング本体48とジャケット部49とを鋳造法などを用いて一体に形成するようにしてもよい。
 図8~図12に示すように、タービンハウジング50を、排気導入通路51およびスクロール通路52の一部をなすスクロール部53と、水冷ジャケット54の一部をなすジャケット部55と、スリット42に対しコンプレッサ寄りに位置する第1ハウジング部56と、シュラウド部57を形成する第2ハウジング部58とにより構成するようにしてもよい。このタービンハウジング50では、スクロール部53およびジャケット部55を、鋳造法を用いて成形することの他、板金加工によって形成することもできる。なお、図9は図8の9-9線に沿ったタービンハウジング50の断面図であり、図10は図8の10-10線に沿った断面図であり、図11は図8の11-11線に沿った断面図であり、図12は図8の12-12線に沿った断面図である。
 上記実施形態のタービンハウジングは、その冷却のための冷却媒体として、内燃機関20の冷却に用いる冷却水の一部が供給されるものに限らず、内燃機関20の周辺機器に供給される流体(冷却水やオイルなど)の一部が供給されるものや、タービンハウジングの冷却のみに用いられる専用の流体(例えば、冷却水や冷却オイル)が供給されるものにも適用することができる。

Claims (6)

  1.  タービンホイールの外側において渦巻形状で延びるとともに前記タービンホイールに吹き付けられる内燃機関の排気が通過するスクロール通路であって、巻き始め部及び巻き終わり部を有する前記スクロール通路と、
     内部を冷却媒体が通過する媒体通路と、
     前記巻き始め部に接続されて同スクロール通路の内部に前記排気を導入する排気導入通路と、
     前記巻き終わり部および前記排気導入通路の間に設けられ前記タービンホイールの周方向に延びる仕切り壁部と、を備え、
     前記媒体通路は、前記タービンホイールの回転軸方向において前記仕切り壁部に隣接する隣接部分を含む始端部を有するとともに、前記冷却媒体を内部に導入する導入口を前記始端部に有するタービンハウジング。
  2.  請求項1に記載のタービンハウジングにおいて、
     前記媒体通路は、前記スクロール通路に沿って延びるタービンハウジング。
  3.  請求項2に記載のタービンハウジングにおいて、
     前記媒体通路は前記始端部から前記スクロール通路における前記排気の流れ方向へ延びるタービンハウジング。
  4.  請求項2又は請求項3に記載のタービンハウジングにおいて、
     前記媒体通路は終端部を有するとともに、前記冷却媒体を外部に排出する排出口を前記終端部に有し、
     前記媒体通路は、前記導入口から前記排出口に向かうに連れて小さくなる通路断面積を有するタービンハウジング。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、
     前記冷却媒体は機関冷却水であるタービンハウジング。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、
     前記導入口は、前記冷却媒体の流れ方向において前記隣接部分の上流側に位置するタービンハウジング。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5975057B2 (ja) * 2014-04-15 2016-08-23 トヨタ自動車株式会社 タービンハウジング
JP6436737B2 (ja) * 2014-11-19 2018-12-12 アイシン高丘株式会社 タービンハウジング
WO2016089641A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Borgwarner Inc. Minimal water-cooling technology in conjunction with fully insulated aluminum turbine housing technology
JP6975072B2 (ja) * 2018-02-27 2021-12-01 ダイハツ工業株式会社 排気ターボ過給機
DE202022103117U1 (de) * 2022-06-01 2022-07-04 Borgwarner Inc. Gehäuse

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226328A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 Nissan Motor Co Ltd タ−ビン装置
JPS62119438U (ja) * 1986-01-20 1987-07-29
JP2004353589A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Nissan Diesel Motor Co Ltd 水冷ターボチャージャの冷却機構
US20060083609A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Augspurger Murray D Fluid cooled marine turbine housing
JP2010059807A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Yanmar Co Ltd 過給機の冷却構造
JP2010209846A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Ihi Corp ターボチャージャ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068612A (en) * 1976-01-26 1978-01-17 M & W Gear Company Turbocharger housing construction for marine turbocharger and device for turbocharging a marine engine
JPH0749036A (ja) 1993-08-05 1995-02-21 Aisan Ind Co Ltd ターボチャージャ
AU2002951688A0 (en) * 2002-09-25 2002-10-17 Dbt Diesel Pty Limited Turbocharged compression ignition engine
JP2008267257A (ja) 2007-04-19 2008-11-06 Toyota Motor Corp 過給機
CN104533603B (zh) * 2009-10-30 2018-09-25 博格华纳公司 排气涡轮增压器的涡轮机壳体
DE102010038909A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader
KR101038369B1 (ko) * 2010-11-29 2011-06-01 현대마린테크 주식회사 터보 과급기의 수냉식 터빈
JP5660878B2 (ja) * 2010-12-20 2015-01-28 三菱重工業株式会社 ラジアルタービンあるいは斜流タービンのスクロール部構造
DE102011003907A1 (de) * 2011-02-10 2012-08-16 Continental Automotive Gmbh Abgasturbolader mit gekühltem Turbinengehäuse
DE112012000789T5 (de) * 2011-03-14 2013-11-07 Borgwarner Inc. Turbinengehäuse eines Abgasturboladers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226328A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 Nissan Motor Co Ltd タ−ビン装置
JPS62119438U (ja) * 1986-01-20 1987-07-29
JP2004353589A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Nissan Diesel Motor Co Ltd 水冷ターボチャージャの冷却機構
US20060083609A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Augspurger Murray D Fluid cooled marine turbine housing
JP2010059807A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Yanmar Co Ltd 過給機の冷却構造
JP2010209846A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Ihi Corp ターボチャージャ

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