JP2001020747A - Supercharger group for large diesel engine - Google Patents
Supercharger group for large diesel engineInfo
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- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
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- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
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- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、大型ディーゼルエ
ンジンのシリンダに掃気として供給される空気を圧縮す
るための圧縮機であって、圧縮空気用の出口と空気を圧
縮するためのロータとを有する圧縮機と、圧縮機のロー
タを駆動するためのタービンであって、シリンダからの
排気ガスによって駆動可能なタービンと、圧縮された空
気の流速を減少させるために圧縮機の出口に連結される
ディフューザとを備えた大型ディーゼルエンジン用の過
給機グループに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compressor for compressing air supplied to a cylinder of a large diesel engine as scavenging air, and has a compressed air outlet and a rotor for compressing air. A compressor, a turbine for driving a rotor of the compressor, the turbine being driven by exhaust gas from a cylinder, and a diffuser connected to an outlet of the compressor for reducing a flow rate of compressed air. And a turbocharger group for a large diesel engine comprising:
【０００２】[0002]
【従来の技術】例として、船舶の主駆動アグレゲートと
して、あるいは発電用の固定プラントとして使用される
大型ディーゼルエンジンにおいては、過給機グループ
が、掃気のため及び燃焼行程のためにシリンダに供給さ
れる、掃気または給気と称される空気を圧縮するうえで
機能する。BACKGROUND OF THE INVENTION As an example, in large diesel engines used as main drive aggregates on ships or as stationary plants for power generation, a supercharger group is supplied to cylinders for scavenging and combustion strokes. It functions in compressing air, called scavenging or air supply.
【０００３】過給機グループは通常、ロータにより新鮮
な空気を吸入し、出口渦によって空気を圧縮して排出す
る圧縮機、圧縮機のロータを駆動するタービン、及び給
気冷却器を有する。タービンは燃焼時にシリンダにおい
て発生する高温の排気ガスによって駆動される。このタ
ービン及び圧縮機はターボチャージャとも称される。圧
縮空気を冷却する給気冷却器はターボチャージャの後に
配置される。空気は給気冷却器を通過した後、大部分が
吸気レシーバと称される容器を介して個々のシリンダに
達する。大型ディーゼルエンジンの種類に応じてシリン
ダへの空気の供給は異なる位置において行われる。例と
して、長手方向に掃気されるツーストロークエンジンで
は、空気はシリンダの下部領域に設けられる掃気スリッ
トを介してシリンダ内に導入される。フォーストローク
エンジンでは、給気はシリンダ内に配置される１以上の
吸気弁を介してシリンダ内に導入される。A supercharger group usually includes a compressor that draws fresh air through a rotor and compresses and discharges the air through an outlet vortex, a turbine that drives the compressor rotor, and a charge air cooler. The turbine is driven by hot exhaust gases generated in the cylinder during combustion. This turbine and compressor are also called a turbocharger. The charge air cooler that cools the compressed air is located after the turbocharger. After passing through the charge air cooler, the air reaches the individual cylinders mostly through containers called intake receivers. Depending on the type of large diesel engine, the supply of air to the cylinders takes place at different locations. By way of example, in a longitudinally scavenged two-stroke engine, air is introduced into the cylinder via a scavenging slit provided in the lower region of the cylinder. In a four-stroke engine, supply air is introduced into the cylinder via one or more intake valves located in the cylinder.
【０００４】過給の効率を向上させるため、圧縮機から
出る空気の流速を減少させるディフューザが圧縮機の出
口と給気冷却器との間に配され、これにより圧力を回復
することが可能である。ディフューザは例として、空気
流の断面を連続的に拡大させる拡幅管として構成され
る。In order to improve the efficiency of supercharging, a diffuser for reducing the flow velocity of the air exiting the compressor is arranged between the outlet of the compressor and the charge air cooler, so that the pressure can be restored. is there. The diffuser is, for example, configured as a widening tube that continuously enlarges the cross section of the air flow.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】圧縮機、ディフュー
ザ、及び給気冷却器を備えた公知の過給機における難点
として、効率的なディフューザを配置するために圧縮機
と給気冷却器との間に特定の距離を維持しなければなら
ない点がある。これにより、大型のディーゼルエンジン
をできるだけ省スペースに構成して空間の有効利用を図
るという理想に反して過給機グループは大型化してしま
う。A disadvantage with known superchargers having a compressor, a diffuser, and an air charge cooler is that the space between the compressor and the air charge cooler must be increased to provide an efficient diffuser arrangement. There is a point that a certain distance must be maintained. As a result, the turbocharger group increases in size, contrary to the ideal of constructing a large-sized diesel engine in a space-saving manner as much as possible to effectively use the space.
【０００６】上記の課題点を鑑み、本発明の目的は、必
要とされるディフューザの効率において妥協することな
く、大型ディーゼルエンジン用の過給機グループの小型
化を図り、その設置スペースを抑えることにある。[0006] In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce the size of a turbocharger group for a large diesel engine and reduce the installation space thereof without compromising the required diffuser efficiency. It is in.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に基づけば、大型ディーゼルエンジンのシリ
ンダに掃気として供給される空気を圧縮するための圧縮
機であって、圧縮空気用の出口と空気を圧縮するために
配されるロータとを有する圧縮機と、圧縮機のロータを
駆動するためのタービンであって、シリンダからの排気
ガスによって駆動可能なタービンと、圧縮された空気の
流速を減少させるために圧縮機の出口に連結されるディ
フューザとを備える大型ディーゼルエンジン用の過給機
グループが提案される。圧縮機の出口は、通常の動作方
向に基づいて、圧縮機の軸の高さまたはその上方の所定
の高さにおいて配置される。According to the present invention, there is provided a compressor for compressing air supplied as scavenging air to a cylinder of a large diesel engine, comprising: an outlet for compressed air. A compressor having a rotor disposed for compressing air and a turbine, a turbine for driving the rotor of the compressor, the turbine being driven by exhaust gas from a cylinder, and a flow rate of the compressed air. A turbocharger group is proposed for large diesel engines, comprising a diffuser connected to the outlet of the compressor to reduce the pressure. The outlet of the compressor is located at a predetermined height above or above the axis of the compressor, based on the normal direction of operation.
【０００８】この手段によれば、圧縮機においてディフ
ューザを横方向に配置することが可能であり、これによ
り、圧縮機と給気冷却器などの他の要素との間の距離を
大幅に減少させることが可能である。この際、流れの方
向に沿って見たディフューザの長さを減少させる必要が
ないが、このことはディフューザの効率にとって非常に
重要である。これにより過給機を小型に構成することが
可能であり、空間の有効利用が可能である。According to this measure, it is possible to arrange the diffuser laterally in the compressor, which greatly reduces the distance between the compressor and other elements such as the charge air cooler. It is possible. In this case, it is not necessary to reduce the length of the diffuser as viewed along the direction of flow, which is very important for the efficiency of the diffuser. This makes it possible to make the turbocharger compact and to make effective use of space.
【０００９】圧縮機とタービンとから構成されるユニッ
トはターボチャージャと称される。この圧縮機とタービ
ンとは通常は共通のハウジング内に収容される。したが
って、以下において、「圧縮機の基面」とは「ターボチ
ャージャの基面」と同じ意味を有するものと解釈され
る。[0009] A unit composed of a compressor and a turbine is called a turbocharger. The compressor and turbine are usually housed in a common housing. Therefore, in the following, the “base surface of the compressor” is interpreted as having the same meaning as the “base surface of the turbocharger”.
【００１０】ディフューザは好ましくは、空気の流れの
方向に沿って拡大するとともにほぼ圧縮機または各ター
ボチャージャの基面にまで延びる管の形状に構成され
る。圧縮機または各ターボチャージャはプラットフォー
ム上に配設されるため、その基面はプラットフォーム上
に位置する。ディフューザが圧縮機または各ターボチャ
ージャの基面の下方に突出することはないため、ディフ
ューザからの空気が流入する給気冷却器はプラットフォ
ームの直下に配置される。これにより過給機グループの
全体の構造的な高さが低減されるが、このことは大型デ
ィーゼルエンジンをできるだけ小型に構成するうえで有
利である。The diffuser is preferably configured in the form of a tube which expands along the direction of air flow and extends approximately to the compressor or the base surface of each turbocharger. Since the compressor or each turbocharger is arranged on a platform, its base surface is located on the platform. Since the diffuser does not protrude below the base of the compressor or each turbocharger, the charge air cooler into which the air from the diffuser flows is located directly below the platform. This reduces the overall structural height of the turbocharger group, which is advantageous in making large diesel engines as small as possible.
【００１１】このディフューザは、ディフューザがその
全体の少なくとも一部にわたってほぼ円錐状に拡大し、
開角の半角が１２°よりも小さい角度、好ましくは４°
〜８°である場合に特に効率的であることが示されてい
る。[0011] The diffuser has a shape in which the diffuser expands substantially conically over at least a part of its entirety,
The half angle of the opening angle is smaller than 12 °, preferably 4 °
It has been shown to be particularly efficient when ８8 °.
【００１２】更に、ディフューザが空気の流れの方向に
対して少なくとも部分的に湾曲して構成されている場
合、有利である。これによりディフューザを圧縮機の横
方向にできるだけ近接させて配置することが可能であ
り、空間の有効利用が可能である。ディフューザは例と
して圧縮機の出口に連結される端部において出口渦の延
長部を形成するように構成することが可能である。It is further advantageous if the diffuser is designed to be at least partially curved with respect to the direction of air flow. This makes it possible to arrange the diffuser as close as possible in the lateral direction of the compressor, and to make effective use of space. The diffuser can be configured to form an extension of the outlet vortex, for example, at the end connected to the outlet of the compressor.
【００１３】ディフューザの効率に関し、ディフューザ
が圧縮機の出口に連結された端部において、ディフュー
ザの他端の出口領域の最大で１／３の面積を有する吸気
領域を有する場合に有利である。この手段により、圧縮
機の出口において例として最大１００ｍ／ｓの早い空気
の流れを、圧縮機の出口において例として３０ｍ／ｓ〜
４０ｍ／ｓの大幅に低い値に低減させることが可能であ
る。これにより、所定の圧力を回復することが可能であ
り、熱力学的な観点からみて過給の効率上特に有利であ
る。With respect to the efficiency of the diffuser, it is advantageous if the diffuser has, at the end connected to the outlet of the compressor, an intake area which has at most one-third the area of the outlet area at the other end of the diffuser. By this means, a fast air flow of up to 100 m / s by way of example at the outlet of the compressor, from 30 m / s by way of example at the compressor outlet
It is possible to reduce to a much lower value of 40 m / s. This makes it possible to recover the predetermined pressure, which is particularly advantageous in terms of supercharging efficiency from a thermodynamic point of view.
【００１４】特に好ましい一実施形態においては、ディ
フューザは１個の要素として実施される。別の好ましい
一実施形態において、ディフューザは、空気の流れの方
向に沿って互いに前後に配置される少なくとも２個の部
分を有し、これら２個の部分の間に補償要素が設けられ
る。補償要素は、ディフューザ及び渦状ハウジングの膨
張の熱による変動を補償する。[0014] In one particularly preferred embodiment, the diffuser is implemented as a single element. In another preferred embodiment, the diffuser has at least two parts arranged one behind the other along the direction of the air flow, between which a compensation element is provided. The compensating element compensates for thermal variations in the expansion of the diffuser and the spiral housing.
【００１５】更に、ディフューザは、ディフューザを固
定するとともにディフューザに作用する力を逃がすため
の固定要素を有する場合に有利である。この固定要素は
圧縮機のロータの軸とほぼ同じ高さに配置される。この
高さではディフューザの流れの断面積は最大ではないた
め、空気の圧力により作用する力の大きさもそれほど大
きくはない。Furthermore, the diffuser is advantageous when it has a fixing element for fixing the diffuser and releasing the forces acting on the diffuser. This fixing element is arranged at approximately the same height as the axis of the rotor of the compressor. At this height, the cross-sectional area of the diffuser flow is not maximal, so the magnitude of the force exerted by the air pressure is not very large.
【００１６】本発明に基づく過給機グループは、特に小
型かつ省スペースの構成が望ましい大型ディーゼルエン
ジンにおいて特に好適である。The supercharger group according to the invention is particularly suitable for large diesel engines, where a compact and space-saving arrangement is particularly desirable.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図３に基づき以下
に詳細に説明する。尚、以下の説明文中において「上
方、下方、〜の上、〜の下」といった相対位置を表す表
現は、図１〜３に示される通常の動作方向に基づいて用
いられるものである。更に、掃気と給気との間には概念
上の差違はないものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. In the following description, expressions indicating relative positions such as “up, down, up, up, down” are used based on the normal operation directions shown in FIGS. Furthermore, there is no conceptual difference between scavenging and air supply.
【００１８】図１は、長手方向に掃気されるツーストロ
ークエンジンとして構成された大型ディーゼルエンジン
の一実施形態の基本的構成要素を部分概略図にて示した
ものであり、その全体を参照符合１０にて示してある。
一般的な大型ディーゼルエンジン１０の複数のシリンダ
の１つを参照符合１１にて示してある。FIG. 1 is a partial schematic view showing basic components of one embodiment of a large diesel engine configured as a two-stroke engine scavenged in a longitudinal direction. Indicated by.
One of a plurality of cylinders of a typical large diesel engine 10 is indicated by reference numeral 11.
【００１９】シリンダ１１内にはピストン１４が上下動
可能に配されている。ピストンは図に示されていないピ
ストンロッド１５により図に示されていないクロスヘッ
ドに連結されている。クロスヘッドは他端においてスラ
ストロッドを介して大型ディーゼルエンジンのクランク
シャフトに連結される。ピストン１４の位置に応じてピ
ストン１４によって閉鎖または開放される複数の掃気ス
リット１６がシリンダ１１の下部領域に設けられてい
る。掃気または給気と称される新鮮な空気が、矢印Ｓに
て示されるように掃気スリット１６を通じてシリンダ１
１内に流入する。A piston 14 is arranged in the cylinder 11 so as to be vertically movable. The piston is connected to a crosshead (not shown) by a piston rod 15 (not shown). The crosshead is connected at its other end to a large diesel engine crankshaft via a thrust rod. A plurality of scavenging slits 16 which are closed or opened by the piston 14 depending on the position of the piston 14 are provided in a lower region of the cylinder 11. Fresh air, referred to as scavenging or air charge, passes through the scavenging slit 16 as shown by arrow S to the cylinder 1.
1 flows into.
【００２０】シリンダ１１の上部領域には、シリンダ１
１の燃焼室内に燃料を導入するための１以上の射出ノズ
ル１２が設けられ、燃焼室内で発生するガスを排気ガス
として排出させる出口弁１３が中央において設けられて
いる。排気ガスは、出口弁１３において連結される排気
ガス連結要素８を通じて流れ、排気ガスレシーバ６に流
入する。排気ガスレシーバ６は他のシリンダにも同様に
連結される。In the upper region of the cylinder 11, the cylinder 1
One or more injection nozzles 12 for introducing fuel into one combustion chamber are provided, and an outlet valve 13 for discharging gas generated in the combustion chamber as exhaust gas is provided at the center. The exhaust gas flows through the exhaust gas connection element 8 connected at the outlet valve 13 and flows into the exhaust gas receiver 6. The exhaust gas receiver 6 is similarly connected to other cylinders.
【００２１】全体が参照符合１にて示された、本発明に
基づく過給機グループの一実施形態が、掃気にてシリン
ダ１１を給気するために設けられている。過給機グルー
プ１は、空気を圧縮するための圧縮機２、圧縮機を駆動
するためのタービン３、圧縮空気の流速を減少させるた
めに圧縮機２の後方に配置されるディフューザ４、及
び、圧縮空気を冷却するための給気冷却器５を備える。
圧縮機２及びタービン３は共通のハウジング内に配置さ
れ、ターボチャージャを構成する。One embodiment of the supercharger group according to the invention, designated generally by the reference 1, is provided for supplying the cylinder 11 with scavenging. The supercharger group 1 includes a compressor 2 for compressing air, a turbine 3 for driving the compressor, a diffuser 4 disposed behind the compressor 2 for reducing the flow rate of the compressed air, and An air supply cooler 5 for cooling the compressed air is provided.
The compressor 2 and the turbine 3 are arranged in a common housing and constitute a turbocharger.
【００２２】空気は給気冷却器５の出口から圧力ライン
１７を通じて吸入レシーバ１８に流れ、ここから掃気が
シリンダ１１の掃気スリット１６に到達する。ピストン
１４が掃気スリット１６を開放すると、掃気は図１にお
いて矢印Ｓによって示されるようにシリンダ１１に流入
する。Air flows from the outlet of the charge air cooler 5 to the suction receiver 18 through the pressure line 17, from which scavenging air reaches the scavenging slit 16 of the cylinder 11. When the piston 14 opens the scavenging slit 16, the scavenging air flows into the cylinder 11 as indicated by the arrow S in FIG.
【００２３】圧縮機２（図２参照）は、軸Ａ上に配され
るロータであって、それぞれが軸Ａから遠ざかる方向に
延びる複数のブレードまたは羽根２１１を有するロータ
２１を備える。ロータ２１の回転方向は図２において矢
印Ｄにて示されている。出口渦２２がロータ２１を中心
として配される。複数の固定アフターガイディングブレ
ード２５がロータ２１と出口渦２２との間において、公
知の様式にて径方向に対して配されている。出口渦２２
は、アフターガイディングブレード２５の径方向外側の
端部を囲むとともにロータ２１の回転方向Ｄに沿って見
た場合に径方向に拡大する渦状空間２２ａとの境界をな
し、これにより、回転方向Ｄに沿って見た場合のアフタ
ーガイディングブレード２５の径方向外側の端部と出口
渦２２の壁との間の距離ｄは増大する。圧縮機２の吸気
口は、新鮮な空気が、図２において矢印Ｆにて示され
る、軸Ａからロータ２１に向かう方向への流れとして吸
引されるように配される。ロータ２１により、新鮮な空
気は渦状空間２２ａ内に流れ、ここから圧縮された空気
が圧縮機２の出口２３に到達する。The compressor 2 (see FIG. 2) includes a rotor 21 disposed on the axis A and having a plurality of blades or blades 211 each extending in a direction away from the axis A. The rotation direction of the rotor 21 is indicated by an arrow D in FIG. An outlet vortex 22 is arranged about the rotor 21. A plurality of fixed after-guiding blades 25 are radially arranged between the rotor 21 and the outlet vortex 22 in a known manner. Outlet vortex 22
Form a boundary with the spiral space 22a that surrounds the radially outer end of the after guiding blade 25 and expands radially when viewed along the rotational direction D of the rotor 21. Thus, the rotational direction D The distance d between the radially outer end of the after-guiding blade 25 and the wall of the outlet vortex 22, as viewed along, increases. The intake port of the compressor 2 is arranged such that fresh air is sucked in as a flow from the axis A toward the rotor 21 as indicated by an arrow F in FIG. By the rotor 21, fresh air flows into the spiral space 22 a, from which compressed air reaches the outlet 23 of the compressor 2.
【００２４】ここで云うところの出口２３とは、出口渦
２２の終端、すなわち、渦空間２２ａが軸Ａを中心とし
て最初の３６０°の一巻きを丁度終える（渦の完全な一
巻き）位置における出口渦２２の断面積を指すものであ
る。図２の断面図では、渦空間２２ａは、参照符合Ｂに
よって示される位置を始点とし、（回転方向Ｄに沿って
見た場合に）径方向に拡大する。すなわち、出口渦２２
の外側壁はこの図においては渦を描く。この渦が最初の
３６０°の一巻きを終える位置が圧縮機２の出口２３で
ある。図２に基づけば、出口２３の断面は軸Ａと位置Ｂ
とを結ぶ線を径方向に延長した部分である。本発明に基
づけば、圧縮機２の出口２３は、図２に示される通常の
動作方向において、圧縮機２の軸Ａの上方に位置する所
定の高さに配置される。圧縮機２またはターボチャージ
ャ２，３のハウジングは、エンジンハウジングに固定さ
れたプラットフォーム１９上に取り付けられる基部２４
を更に有する。基部２４がプラットフォーム１９に接触
する下部境界面は圧縮機２の基面２４ａとして示されて
いる。The outlet 23 here means the end of the outlet vortex 22, that is, the position where the vortex space 22a has just completed the first 360 ° turn about the axis A (complete vortex turn). It indicates the cross-sectional area of the outlet vortex 22. In the cross-sectional view of FIG. 2, the vortex space 22a starts at the position indicated by the reference numeral B and expands radially (when viewed along the rotation direction D). That is, the exit vortex 22
The outer wall of this forms a vortex in this figure. The exit of the compressor 2 is the position where this vortex ends the first 360 ° of one turn. According to FIG. 2, the cross section of the outlet 23 has an axis A and a position B.
This is the portion extending in the radial direction from the line connecting. According to the present invention, the outlet 23 of the compressor 2 is arranged at a predetermined height located above the axis A of the compressor 2 in the normal operating direction shown in FIG. The housing of the compressor 2 or the turbochargers 2, 3 has a base 24 mounted on a platform 19 fixed to the engine housing.
It further has. The lower interface where the base 24 contacts the platform 19 is shown as the base surface 24 a of the compressor 2.
【００２５】圧縮機のロータ２１は、公知の要領にてタ
ービン３によって駆動される（図１参照）。このため、
タービン３は好ましくは、ロータ２１が配されているの
と同じ軸Ａ上に装着される。排気ガスは、排気ガスレシ
ーバ６から排気ガスライン７を通じてタービン３へと流
れ、タービン３を駆動する。排気ガスはタービン３を通
過した後、図１において矢印Ｇによって示されるように
図に示されていない更なる排気ガスラインを通じて流れ
る。The rotor 21 of the compressor is driven by the turbine 3 in a known manner (see FIG. 1). For this reason,
The turbine 3 is preferably mounted on the same axis A on which the rotor 21 is located. The exhaust gas flows from the exhaust gas receiver 6 to the turbine 3 through the exhaust gas line 7 and drives the turbine 3. After passing through the turbine 3, the exhaust gas flows through a further exhaust gas line, not shown, as indicated by the arrow G in FIG.
【００２６】回転タービン３は軸Ａを介して圧縮機２の
ロータ２１を駆動する。圧縮機は、図１の図面の平面の
背後に位置するために図では見ることのできない吸気口
を通じて新鮮な空気を取り込む。この新鮮な空気は軸Ａ
からロータ２１に向かう方向に流れ、ロータの羽根２１
１によって渦状空間２２ａに送られる。この後、圧縮さ
れた空気は出口２３を通じて圧縮機から流出する。The rotary turbine 3 drives the rotor 21 of the compressor 2 via the shaft A. The compressor draws fresh air through an air inlet that cannot be seen because it lies behind the plane of the drawing in FIG. This fresh air is axis A
From the rotor blades 21 to the rotor 21
1 to the spiral space 22a. Thereafter, the compressed air flows out of the compressor through outlet 23.
【００２７】圧縮機２の出口２３はディフューザ４に連
結される。ディフューザ４は管状に構成され、空気が流
れる方向に沿って拡大する。ディフューザ４は一端にお
いて圧縮空気の出口領域４２を有する。The outlet 23 of the compressor 2 is connected to the diffuser 4. The diffuser 4 is formed in a tubular shape and expands in the direction in which air flows. The diffuser 4 has an outlet area 42 for compressed air at one end.
【００２８】図２に示される実施例では、ディフューザ
４は１個の要素として実施されている。図２に示される
ように、ディフューザ４は、圧縮機２の出口渦２２の延
長部を形成するように湾曲して構成される。ディフュー
ザ４は圧縮機２の出口２３に直接連結され、流れの方向
に沿って増大する断面を有する。出口２３に連結される
ディフューザ４の端部は、ディフューザ４の出口２３の
断面積と同じ断面積を有するディフューザ４の吸気領域
４１を形成する。In the embodiment shown in FIG. 2, the diffuser 4 is implemented as a single element. As shown in FIG. 2, the diffuser 4 is curved to form an extension of the outlet vortex 22 of the compressor 2. The diffuser 4 is connected directly to the outlet 23 of the compressor 2 and has a cross section that increases along the direction of flow. The end of the diffuser 4 connected to the outlet 23 forms an intake area 41 of the diffuser 4 having the same cross-sectional area as the cross-sectional area of the outlet 23 of the diffuser 4.
【００２９】ディフューザ４を１個の構造要素として出
口渦２２と一体に構成し、圧縮機２に一体化された構成
要素とすることが可能であるが、ディフューザ４を別の
要素として製造し、これを出口渦２２に、例としてフラ
ンジ連結または溶接によって連結することも可能であ
る。The diffuser 4 can be formed as one structural element integrally with the outlet vortex 22, and can be a component integrated with the compressor 2, but the diffuser 4 is manufactured as a separate element, It is also possible to connect this to the outlet vortex 22, for example by flange connection or welding.
【００３０】図１に示される実施形態では、プラットフ
ォーム１９の直下に配設される給気冷却器５は、ディフ
ューザ４の下端に連結される空気移送通路５１を備え、
ディフューザ４の出口領域４２を通じて流れる空気はこ
の空気移送通路５１を通って給気冷却器５に流れ込む。In the embodiment shown in FIG. 1, the air supply cooler 5 disposed directly below the platform 19 includes an air transfer passage 51 connected to the lower end of the diffuser 4.
The air flowing through the outlet area 42 of the diffuser 4 flows into the charge air cooler 5 through the air transfer passage 51.
【００３１】図２に示される実施形態では、熱によるデ
ィフューザ及び出口渦２２の渦状ハウジングの膨張を補
償するため、補償要素４３がディフューザ４の下端すな
わちほぼプラットフォームの高さに設けられる。補償要
素４３は例としてベローズとして実施され、フランジ連
結部４３ａを介してディフューザ４に連結される。ここ
で給気冷却器５の吸気通路５１が補償要素４３に連結さ
れる。In the embodiment shown in FIG. 2, a compensation element 43 is provided at the lower end of the diffuser 4, approximately at the level of the platform, in order to compensate for the thermal expansion of the diffuser and the volute housing of the outlet vortex 22. The compensating element 43 is embodied as a bellows by way of example and is connected to the diffuser 4 via a flange connection 43a. Here, the intake passage 51 of the supply air cooler 5 is connected to the compensation element 43.
【００３２】更に、エンジンハウジングに力及びトルク
を逃がすため、ディフューザ４には図に示されていない
固定手段が好ましくは設けられる。ディフューザ４の全
体は、その出口領域４２が吸気領域４１の少なくとも２
倍、好ましくは少なくとも３倍大きくなるように構成さ
れることが好ましい。こうした幾何的な構成では、例と
してディフューザ４の吸気領域４１を最大で１００ｍ／
ｓの速さで流れる圧縮空気の流速を、一般に４０ｍ／ｓ
〜３０ｍ／ｓにまで減少させることが可能であり、これ
によりかなりの空気圧を得ることが可能である。In addition, the diffuser 4 is preferably provided with fixing means, not shown, for releasing forces and torques into the engine housing. The entire diffuser 4 has at least two exit regions 42 of the intake region 41.
It is preferably configured to be twice as large, preferably at least three times as large. In such a geometric configuration, for example, the intake area 41 of the diffuser 4 may be up to 100 m /
s, the flow velocity of the compressed air flowing at a speed of 40 m / s
It can be reduced to ３０30 m / s, which makes it possible to obtain considerable air pressure.
【００３３】図３は、本発明に基づく過給機グループ１
の更なる一実施形態の圧縮機２及びディフューザ４を示
した図２に類似の構成を示したものである。以下、相違
点に関して主として述べるが、その他の部分に関して
は、図２に示された実施形態に関する説明は図３に示さ
れる実施形態についても同様にあてはまる。特に図３の
参照符合は図２と同じ意味を有するものである。FIG. 3 shows a turbocharger group 1 according to the invention.
FIG. 3 shows a configuration similar to FIG. 2 showing a compressor 2 and a diffuser 4 of a further embodiment of the present invention. Hereinafter, the difference will be mainly described, but as for the other portions, the description of the embodiment shown in FIG. 2 is similarly applied to the embodiment shown in FIG. In particular, reference numerals in FIG. 3 have the same meaning as in FIG.
【００３４】図３に示される実施形態では、ディフュー
ザ４は、それぞれが管状の部分として構成されるととも
に空気が流れる方向に沿って互いに前後に配置される２
個の部分４ａ，４ｂを有する。上側部分４ａは湾曲して
形成され、圧縮機２の出口２３に直接連結されるととも
に流れの方向に沿って増大する断面積を好ましくは有す
る。出口２３に連結される上側部分４ａの端部はディフ
ューザ４の吸気領域４１を形成する。吸気領域４１の断
面積は圧縮機２の出口２３の断面積に等しい。上側部分
４ａは、出口渦２２と同じ方向に湾曲するとともにロー
タ２１の軸Ａが位置する高さとほぼ同じ高さにまで延び
るため、上側部分４ａの出口領域はプラットフォーム１
９にほぼ平行となる。上側部分４ａを１個の構造要素と
して出口渦２２と一体に構成し、圧縮機２に一体化され
た構成要素とすることが可能であるが、上側部分４ａを
別の要素として製造し、これを出口渦２２に、例として
フランジ連結または溶接によって連結することも可能で
ある。In the embodiment shown in FIG. 3, the diffusers 4 are each configured as a tubular part and are arranged one behind the other along the direction of air flow.
Parts 4a and 4b. The upper part 4a is curved and preferably has a cross-sectional area which is directly connected to the outlet 23 of the compressor 2 and increases along the direction of flow. The end of the upper part 4 a connected to the outlet 23 forms an intake area 41 of the diffuser 4. The cross-sectional area of the intake area 41 is equal to the cross-sectional area of the outlet 23 of the compressor 2. Since the upper part 4a is curved in the same direction as the outlet vortex 22 and extends to almost the same height as the axis A of the rotor 21, the outlet area of the upper part 4a is
9 is almost parallel. The upper part 4a can be formed as one structural element and integral with the outlet vortex 22 and be a component integrated with the compressor 2, but the upper part 4a is manufactured as a separate element, Can also be connected to the outlet vortex 22, for example by flange connection or welding.
【００３５】この実施形態では、補償要素４３は上側部
分４ａと下側部分４ｂとの間に設けられる。補償要素４
３は例としてフランジ連結部４３ａを介してディフュー
ザの上側及び下側部分４ａ，４ｂに連結される。ディフ
ューザ４内の圧力により渦状ハウジングまたはターボチ
ャージャ２，３の基部２４のそれぞれに作用する力やト
ルクを低減するため、好ましくはディフューザ４に固定
手段を設けて力及びトルクをエンジンハウジングに逃が
す。ディフューザ４の断面積は軸Ａの高さでは最大には
達していないため、特に静圧によってこの位置に作用す
る力はそれほど大きくない。したがって、固定手段に作
用する機械的応力の面から見て、固定手段をほぼロータ
２１の軸Ａの高さに設けることが有利である。In this embodiment, the compensation element 43 is provided between the upper part 4a and the lower part 4b. Compensation element 4
3 is connected to the upper and lower parts 4a, 4b of the diffuser via a flange connection part 43a as an example. To reduce the forces and torques acting on each of the vortex housing or the bases 24 of the turbochargers 2 and 3 due to the pressure in the diffuser 4, a fixing means is preferably provided on the diffuser 4 to allow the forces and torque to escape to the engine housing. Since the cross-sectional area of the diffuser 4 does not reach the maximum at the height of the axis A, the force acting on this position by the static pressure is not so large. Therefore, it is advantageous to provide the fixing means substantially at the height of the axis A of the rotor 21 in view of the mechanical stress acting on the fixing means.
【００３６】ディフューザの下側部分４ｂは、補償要素
４３から、ターボチャージャ２，３が配設されたプラッ
トフォーム１９にまで延びる。下側部分４ｂの下端は好
ましくは固定手段４４によってプラットフォーム１９に
固定される。したがってディフューザ４の出口領域４２
は圧縮機２または各ターボチャージャ２，３の基面２４
ａと同じ高さに位置することになる。下側部分４ｂは漏
斗状の形状に形成される。すなわち下側部分４ｂは補償
要素４３から出口領域４２にかけてほぼ円錐状に拡大す
る。この構成では、下側部分４ｂの断面は、方形などの
角部を有する形状、または円形などの丸みを帯びた形状
に構成することが可能である。ディフューザ４の効率を
できるだけ高くするうえでは開角の１／２の角度である
角度αが１２°よりも小さい角度、好ましくは４°〜８
°となるように拡大部を構成することが有利である。The lower part 4b of the diffuser extends from the compensation element 43 to the platform 19 on which the turbochargers 2, 3 are arranged. The lower end of the lower part 4b is preferably fixed to the platform 19 by fixing means 44. Therefore, the outlet area 42 of the diffuser 4
Is the base surface 24 of the compressor 2 or each turbocharger 2, 3
It will be located at the same height as a. The lower part 4b is formed in a funnel shape. That is, the lower portion 4b expands substantially conically from the compensation element 43 to the outlet area 42. In this configuration, the cross section of the lower portion 4b can be formed in a shape having corners such as a square or a rounded shape such as a circle. In order to make the efficiency of the diffuser 4 as high as possible, the angle α which is １ ／ of the opening angle is an angle smaller than 12 °, preferably 4 ° to 8 °.
It is advantageous to configure the enlargement to be in degrees.
【００３７】ディフューザ４は圧縮機２の出口２３から
ディフューザ４が終端する圧縮機２の基面２４ａにかけ
て拡大する。この構成では、ディフューザ４の吸気領域
４１のサイズが、最大でディフューザ４の出口領域４２
のサイズの１／２、好ましくは最大で１／３となるよう
に拡大する。The diffuser 4 expands from the outlet 23 of the compressor 2 to the base surface 24a of the compressor 2 where the diffuser 4 terminates. In this configuration, the size of the intake region 41 of the diffuser 4 is limited to the outlet region 42 of the diffuser 4 at the maximum.
Is enlarged so as to be の of the size, preferably 1/3 at the maximum.
【００３８】実施形態（図２及び図３）において、また
本発明に基づけば、圧縮機の出口２３はロータ２１の軸
Ａの高さまたはその上方に位置するため、出口２３と圧
縮機２またはプラットフォーム１９の基面２４ａとの間
には充分な間隔があり、開角α及び出口領域４１，４２
に対する吸気口の比に関して上記に述べた幾何的構成を
有するディフューザ４をこの間隔に配置することが可能
である。すなわち、ディフューザ４は、圧縮機２または
各ターボチャージャ２，３の基面２４ａの高さにおいて
終端し、有効なディフューザの長さを小さくする必要が
ない。ディフューザ４は圧縮機２またはプラットフォー
ム１９の基面２４ａを越えて下方には突出しないため、
給気冷却器５をプラットフォーム１９の直下に間隔をお
かずに配置することが可能であり、これにより過給機グ
ループ１の全高を小さくすることが可能である。In the embodiment (FIGS. 2 and 3) and according to the invention, the outlet 23 of the compressor is located at or above the height of the axis A of the rotor 21, so that the outlet 23 and the compressor 2 or There is a sufficient gap between the base surface 24a of the platform 19 and the opening angle α and the exit areas 41 and 42.
A diffuser 4 having the geometry described above with respect to the ratio of the inlet to the diffuser 4 can be arranged at this distance. That is, the diffuser 4 terminates at the height of the base surface 24a of the compressor 2 or each of the turbochargers 2, 3, and there is no need to reduce the effective diffuser length. Since the diffuser 4 does not project downward beyond the base surface 24a of the compressor 2 or the platform 19,
It is possible to arrange the charge air cooler 5 directly below the platform 19 without any gap, so that the overall height of the supercharger group 1 can be reduced.
【００３９】本発明に基づく過給機グループ１は、ここ
に述べられた長手方向に掃気されるツーストロークエン
ジン以外の他の大型ディーゼルエンジンに対しても適当
に使用することが可能であることは明らかである。例と
して、本発明に基づく過給機グループ１を、シリンダカ
バーに設けられた１以上の吸気弁を介してシリンダ内に
給気が導入されるフォーストロークエンジンの構成要素
として同様に構成することも可能である。It will be appreciated that the turbocharger group 1 according to the invention can also be suitably used for large diesel engines other than the longitudinally scavenged two-stroke engines described here. it is obvious. By way of example, the turbocharger group 1 according to the invention may likewise be configured as a component of a four-stroke engine in which air is introduced into the cylinder via one or more intake valves provided on the cylinder cover. It is possible.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明に基づく装置により、ディフュー
ザの効率において妥協することなく、大型ディーゼルエ
ンジン用の過給機グループの小型化を図ることが可能で
あり、空間の有効利用が可能となる。The device according to the invention makes it possible to reduce the size of the turbocharger group for large diesel engines without compromising the efficiency of the diffuser and to make effective use of space.
【図１】本発明に基づく過給機グループの一実施形態を
備えた大型ディーゼルエンジンを示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a large diesel engine with one embodiment of a supercharger group according to the present invention.
【図２】図１の実施形態の圧縮機及びディフューザをロ
ータの中心軸に直交する面で切断した断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the compressor and the diffuser of the embodiment shown in FIG. 1 taken along a plane orthogonal to a center axis of a rotor.
【図３】本発明に基づく過給機の第２の実施形態を有す
る以外は図２と同様の構成を示した断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration similar to that of FIG. 2 except that a supercharger according to a second embodiment of the present invention is provided.
１…過給機グループ、２…圧縮機、３…タービン、４…
ディフューザ、５…給気冷却器、１９…プラットフォー
ム、２１…ロータ、２３…圧縮機の出口、２４ａ…圧縮
機の基面、Ａ…ロータの軸。1 ... turbocharger group, 2 ... compressor, 3 ... turbine, 4 ...
Diffuser, 5 ... Air supply cooler, 19 ... Platform, 21 ... Rotor, 23 ... Compressor outlet, 24a ... Compressor base surface, A ... Rotor shaft.
Claims (9)
ンダ（１１）に掃気として供給される空気を圧縮するた
めの圧縮機（２）であって、圧縮空気用の出口（２３）
と空気を圧縮するために軸（Ａ）上に配されるロータ
（２１）とを有する圧縮機（２）と、圧縮機（２）のロ
ータ（２１）を駆動するためのタービン（３）であっ
て、前記シリンダ（１１）からの排気ガスによって駆動
可能なタービン（３）と、圧縮された空気の流速を減少
させるために圧縮機（２）の前記出口（２３）に連結さ
れるディフューザ（４）とを備える大型ディーゼルエン
ジン用の過給機グループにおいて、圧縮機（２）の前記
出口（２３）が、通常の動作方向に基づいて、圧縮機
（２）の軸（Ａ）の高さまたはその上方の所定の高さに
おいて配置されることを特徴とする過給機グループ。1. A compressor (2) for compressing air supplied as scavenging air to a cylinder (11) of a large diesel engine (10), comprising an outlet (23) for compressed air.
A compressor (2) having a rotor (21) disposed on a shaft (A) for compressing air and a turbine (3) for driving a rotor (21) of the compressor (2). A turbine (3) driven by exhaust gas from the cylinder (11) and a diffuser (23) connected to the outlet (23) of the compressor (2) to reduce the flow rate of compressed air. 4), the outlet (23) of the compressor (2) is arranged such that the outlet (23) of the compressor (2) has a height (A) of the shaft (A) of the compressor (2) based on the normal operating direction. Or a supercharger group arranged at a predetermined height above the supercharger group.
の方向に沿って拡大するとともにほぼ圧縮機（２）の基
面（２４ａ）にまで延びる管の形状に構成されることを
特徴とする請求項１に記載の過給機グループ。2. The diffuser (4) is configured in the form of a tube which expands along the direction of air flow and extends substantially to the base surface (24a) of the compressor (2). The supercharger group according to claim 1.
する給気冷却器（５）を更に備え、圧縮機はその基面
（２４ａ）がプラットフォーム（１９）上となるように
配置され、前記給気冷却器（５）は前記プラットフォー
ム（１９）の直下に配置されることを特徴とする請求項
２に記載の過給機グループ。3. An air-supply cooler (5) through which air flows from the diffuser (4), wherein the compressor is arranged so that a base surface (24a) thereof is on a platform (19). The turbocharger group according to claim 2, characterized in that the air cooler (5) is arranged directly below the platform (19).
なくとも一部にわたってほぼ円錐状に拡大し、該拡大部
の開角の半角（α）は１２°よりも小さい角度、好まし
くは４°〜８°の角度であることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の過給機グループ。4. The diffuser (4) expands substantially conically over at least a part of its entire length, and the half angle (α) of the open angle of the enlarged portion is smaller than 12 °, preferably 4 ° to 8 °. 2. The angle of 1 degree.
The turbocharger group according to any one of claims 3 to 3.
方向に対して少なくとも部分的に湾曲することを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の過給機グル
ープ。5. The turbocharger group according to claim 1, wherein the diffuser is at least partially curved with respect to the direction of the air flow.
（２）の出口（２３）に連結された端部において、ディ
フューザ（４）の他端の出口領域（４２）の、最大で１
／２、好ましくは最大で１／３の面積を有する吸気領域
（４１）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれか１項に記載の過給機グループ。6. The diffuser (4) has, at its end connected to the outlet (23) of the compressor (2), at most one outlet region (42) at the other end of the diffuser (4).
Supercharger group according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an intake area (41) having an area of / 2, preferably at most 1/3.
の方向に沿って互いに前後に配置される２個の部分（４
ａ，４ｂ）を備え、該２個の部分（４ａ，４ｂ）の間に
は補償要素（４３）が配されることを特徴とする請求項
１乃至６のいずれか１項に記載の過給機グループ。7. The diffuser (4) comprises two parts (4) arranged one behind the other along the direction of air flow.
7. A supercharger according to claim 1, comprising a compensation element (43) disposed between the two parts (4a, 4b). Machine group.
ザ（４）に作用する力を逃がすための固定手段を有し、
該固定手段は圧縮機（２）のロータ（２１）の軸（Ａ）
とほぼ同じ高さに配されることを特徴とする請求項１乃
至７のいずれか１項に記載の過給機グループ。8. The diffuser (4) has fixing means for releasing a force acting on the diffuser (4),
The fixing means is a shaft (A) of a rotor (21) of the compressor (2).
The supercharger group according to any one of claims 1 to 7, wherein the supercharger group is arranged at substantially the same height as that of the supercharger.
過給機グループ（１）を備えた大型ディーゼルエンジ
ン。9. A large diesel engine comprising the supercharger group (1) according to claim 1.
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