JP2007192129A - ターボチャージャおよびタービンホイール - Google Patents

Abstract

【課題】二つの排気流路の一方のみから排気が吹き付けられる場合における運転効率を好適に向上させることのできるターボチャージャ、および同ターボチャージャに用いて好適なタービンホイールを提供する。
【解決手段】ターボチャージャ１０はタービンホイール５０、同タービンホイール５０が収容されるタービン室３１、および内燃機関の排気をタービンホイール５０に吹き付けるための二つの排気流路３４，３５を備える。タービンホイール５０はホイール本体５１と複数のブレード５２とにより構成される。ターボチャージャ１０では第２の排気流路３５の通路断面積が可変設定される。タービンホイール５０にはホイール本体５１とタービン室３１の壁面との間隙を、第１の排気流路３４から排気が吹き付けられる内側層ＣＬｉと第２の排気流路３５から排気が吹き付けられる外側層ＣＬｏとに仕切る仕切り壁５３が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気をタービンホイールに導くための排気流路として二つの通路を備えるターボチャージャ、および同ターボチャージャに設けられるタービンホイールに関するものである。

通常、ターボチャージャはホイール本体とこれに突設される複数のブレードとにより構成されたタービンホイールを備える。またターボチャージャには、タービンホイールが収容されるタービン室と同タービン室において開口される排気流路とが形成される。そして、この排気流路を通じて内燃機関の排気がタービンホイールに吹き付けられ、そうした排気のエネルギを上記ブレードが受けることによってタービンホイールが回転するようになっている。

従来、例えば特許文献１に記載のターボチャージャのように、タービン室において各別に開口される二つの排気流路が設けられて、それら排気流路からタービンホイールの異なる部分に各別に内燃機関の排気が吹き付けられるターボチャージャが提案されている。

こうしたターボチャージャにあっては、排気量の少ない機関運転状態である場合に、一方の排気流路からのみタービンホイールに排気が吹き付けられる。これにより、排気流路が一つのみ形成されるターボチャージャと比較して、小さい通路断面積の排気流路を通じてタービンホイールに排気を吹き付けることができ、高圧・高速の排気をタービンホイールに吹き付けることが可能になる。

ちなみに、上記ターボチャージャにあって排気量の多い機関運転状態である場合には双方の排気流路からタービンホイールに排気が吹き付けられる。これにより、排気流路が一つのみ形成されるターボチャージャと同程度に該排気流路の通路断面積が大きくなって、多量の排気をタービンホイールに吹き付けることが可能になる。
特開昭６０−１６６７１８号公報

ところで、上述したターボチャージャは、一方の排気流路のみからタービンホイールに排気が吹き付けられる場合において、他方の排気流路から排気が吹き付けられる部分に排気が流れにくい構造である。そのため、上記ターボチャージャにあっては、そのタービンホイールとタービン室との間隙内における排気の流れに偏りが生じることが避けられない。そして、そのように偏りが生じた場合には、上記間隙内における排気の流速や圧力が比較的低い部分において渦や乱流が発生することとなり、これがターボチャージャの運転効率の向上を妨げる一因となってしまう。

なお、そうしたターボチャージャに限らず、二つの排気流路の一方の通路断面積が可変設定されるターボチャージャにあっては、同通路断面積が小さくされる場合に上述した不都合が同様に生じ得る。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合における運転効率を好適に向上させることのできるターボチャージャ、および同ターボチャージャに用いて好適なタービンホイールを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、ホイール本体に複数のブレードが突設されてなるタービンホイールと、同タービンホイールが収容されるタービン室と、前記タービンホイールの異なる部分に内燃機関の排気を吹き付けるように前記タービン室に各別に連通される二つの排気流路とを有し、それら排気流路のうちの一方の排気流路の通路断面積が可変設定されるターボチャージャにおいて、前記タービンホイールは、前記ホイール本体と前記タービン室の壁面との間隙を、前記二つの排気流路のうちの一方から排気が吹き付けられる部分を含む内側層と他方から排気が吹き付けられる部分を含む外側層とに仕切る仕切り壁が形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、二つの排気流路のうちの一方からの排気流を内側層に吹き付けるとともに他方からの排気流を外側層に吹き付けることができる。しかも、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合には、同排気流路からの排気流が通過する層（内側層および外側層のうちの一方）の排気流と他方の排気流路からの排気流が通過する層（内側層および外側層のうちの他方）の排気流との干渉を回避することができ、各層における排気の流れについての偏り、ひいては渦や乱流の発生を抑制することができる。したがって、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合におけるターボチャージャの運転効率を好適に向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、前記ブレードは、前記内側層に形成される部分の延設方向と前記外側層に形成される部分の延設方向とが連続する形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、従来のタービンホイールに仕切り壁を追加することのみをもって、請求項１に記載の発明の構成を実現することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、前記ブレードは、前記内側層に形成される部分の延設方向と前記外側層に形成される部分の延設方向とが非連続な形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、内側層に形成されるブレードと外側層に形成されるブレードとについてその枚数や形状を各別に設定することができ、ターボチャージャの特性設定についての自由度を格段に高くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記タービン室は前記タービンホイールの回転軸に沿って延設されてなり、前記二つの排気流路は前記タービン室の周壁全周にわたって円環形状に開口されてなり、前記仕切り壁は、その延設方向と前記二つの排気流路を隔てる隔壁の延設方向とが連続する形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、ターボチャージャの内部において排気の通過する通路の通路断面積が一方の排気流路と内側層との連通部分や他方の排気流路と外側層との連通部分において急変することを的確に抑制することができ、仕切り壁を設けることによるターボチャージャの運転効率の低下を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のターボチャージャにおいて、前記仕切り壁は、その壁面の延びる方向と前記隔壁の壁面の延びる方向とが連続する形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、ターボチャージャの内部において排気の通過する通路の通路断面積が一方の排気流路と内側層との連通部分や他方の排気流路と外側層との連通部分において急変することをより的確に抑制することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記ターボチャージャは、前記内燃機関の排気量が少ないときにおいて前記二つの排気流路の一方のみから前記タービンホイールに同内燃機関の排気が吹き付けられるものであることをその要旨とする。

上記構成によれば、一方の排気流路のみからタービンホイールに排気が吹き付けられる場合において、排気が通過する層（内側層および外側層のうちの一方）の排気流と排気が殆ど通過しない層（内側層および外側層のうちの他方）の排気流との干渉を回避することができ、排気が通過する層における排気の流れについての偏り、ひいては渦や乱流の発生を抑制することができる。したがって、一方の排気流路のみからタービンホイールに排気が吹き付けられる場合におけるターボチャージャの運転効率を好適に向上させることができる。

請求項７に記載の発明は、ホイール本体が収容されるタービン室に対して同ホイール本体の異なる部分に内燃機関の排気を吹き付けるように各別に連通される二つの排気流路を有し、且つそれら排気流路のうちの一方の通路断面積が可変設定されるターボチャージャに適用されて、前記ホイール本体に複数のブレードが突設されてなるタービンホイールにおいて、前記ブレードの基端および先端の間に配置されて前記ホイール本体をその周方向の全周にわたって覆う筒形状の仕切り壁が形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、仕切り壁によって、二つの排気流路のうちの一方からの排気流が吹き付けられる部分と他方からの排気流が吹き付けられる部分とを仕切ることが可能になる。したがって、上記タービンホイールを用いることにより、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合において、同排気流路からの排気流が通過する部分（ブレードの基端側および先端側のうちの一方）の排気流と他方の排気流路からの排気流が通過する部分（ブレードの基端側および先端側のうちの他方）の排気流との干渉を回避することができ、各部分における排気流れの偏り、ひいては渦や乱流の発生を抑制することができる。これにより、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合におけるターボチャージャの運転効率を好適に向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のタービンホイールにおいて、前記ブレードは、前記仕切り壁より基端側に形成される部分の延設方向と同仕切り壁より先端側に形成される部分の延設方向とが連続する形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、従来のタービンホイールに仕切り壁を追加することのみをもって、請求項７に記載の発明の構成を実現することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載のタービンホイールにおいて、前記ブレードは、前記仕切り壁より基端側に形成される部分の延設方向と同仕切り壁より先端側に形成される部分の延設方向とが非連続な形状に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、ブレードの上記仕切り壁より基端側に形成される部分と仕切り壁より先端側に形成される部分とについてその枚数や形状を各別に設定することができ、タービンホイールの形状設定についての自由度を格段に高くすることができる。

以下、本発明にかかるターボチャージャおよびタービンホイールを具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかるターボチャージャが適用される内燃機関の概略構成を示す。

同図１に示すように、本実施の形態にかかるターボチャージャ１０は、内燃機関１の吸気通路２に配設されるコンプレッサ２０と、同内燃機関１の排気通路３に配設されるタービン３０と、これらコンプレッサ２０およびタービン３０を連結するセンタハウジング４０とを備えている。

図２に、ターボチャージャ１０の具体構成を示す。
同図２に示すように、コンプレッサ２０の内部にはコンプレッサ室２１が形成されており、同コンプレッサ室２１には、コンプレッサインペラ２２が収容されている。一方、タービン３０の内部にはタービン室３１が形成されており、同タービン室３１にはタービンホイール５０が収容されている。他方、センタハウジング４０には、シャフト４１が回転可能に支持されており、同シャフト４１の一端にはコンプレッサインペラ２２が固定され、他端にはタービンホイール５０が固定されている。このターボチャージャ１０は、コンプレッサインペラ２２とタービンホイール５０とが一体回転する構造になっている。

コンプレッサ２０のコンプレッサ室２１はコンプレッサインペラ２２の回転軸Ｌ１に沿って延設されている。また、コンプレッサ２０は上記コンプレッサインペラ２２の外周を渦巻状に延びるスクロール通路２３を備えており、このスクロール通路２３は上記コンプレッサ室２１の周壁の全周にわたって開口されている。

一方、タービン３０のタービン室３１はタービンホイール５０の回転軸Ｌ１に沿って延設されている。またタービン３０は上記タービンホイール５０の外周を渦巻状に延びるスクロール通路３３を備えている。このスクロール通路３３とタービン室３１とは、二つの排気流路３４，３５を通じて連通されている。これら排気流路３４，３５はそれぞれ、上記タービン室３１の周壁においてその全周にわたる円環形状で開口されている。なお本実施の形態では、上記二つの排気流路３４，３５のうち、上記タービン室３１における排気流れ方向上流側において開口される通路を第１の排気流路３４とし、同排気流れ方向下流側において開口される通路を第２の排気流路３５とする。

第１の排気流路３４には複数のノズルベーン３６が設けられており、また第２の排気流路３５には複数のノズルベーン３７が設けられている。
図３に、第１の排気流路３４に設けられるノズルベーン３６の配設態様を示す。

同図３に示すように、各ノズルベーン３６はタービンホイール５０の回転軸Ｌ１周りに所定間隔をおいて配設されている。そして、それらノズルベーン３６により、第１の排気流路３４（図２）を通過する排気流の流れ方向が整えられるとともに同排気流の流速が高められる。

また、第２の排気流路３５に設けられるノズルベーン３７についても上記ノズルベーン３６と同様に、タービンホイール５０の回転軸Ｌ１周りに所定間隔をおいて配設されている。そして、それらノズルベーン３７により、第２の排気流路３５を通過する排気流の流れ方向が整えられるとともに同排気流の流速が高められる。

タービンホイール５０はホイール本体５１とこれに突設された複数のブレード５２とにより構成されている。タービン室３１内にあってその周壁とホイール本体５１との間には上記ブレード５２によって仕切られた複数の通路（翼間通路）が形成されている。

上記ターボチャージャ１０では、基本的に、以下のようにして内燃機関１への過給が行われる。
ターボチャージャ１０にあっては、各排気流路３４，３５からタービンホイール５０に吹き付けられた内燃機関１の排気が上記翼間通路を通過し、その排気の通過に際してブレード５２が排気流のエネルギを受けることによってタービンホイール５０が回転する。そして、このタービンホイール５０の回転がシャフト４１を通じてコンプレッサ２０のコンプレッサインペラ２２に伝達されて、同コンプレッサインペラ２２が回転する。これによりコンプレッサ２０内では、コンプレッサインペラ２２の回転による遠心力の作用により、同コンプレッサ２０の入口部２０ａからコンプレッサ室２１に流入する吸気がスクロール通路２３、ひいては内燃機関１の燃焼室４（図１参照）へと送られる。内燃機関１では、こうした排気の持つエネルギを利用した過給を行うことで、その出力向上を図っている。

上記ターボチャージャ１０の第２の排気流路３５には流路制御弁３８が設けられており、同ターボチャージャ１０は、上記流路制御弁３８の作動制御を通じて第２の排気流路３５の通路断面積を調節可能な構造になっている。

この流路制御弁３８の作動制御は以下のように実行される。
すなわち先ず、内燃機関１の低回転低負荷運転時など、同内燃機関１の排気量が少ないときには流路制御弁３８が閉弁される。このとき第１の排気流路３４のみを通じて、内燃機関１の排気がタービンホイール５０に吹き付けられる。なおターボチャージャ１０にあっては、第１の排気流路３４の通路形状や、同第１の排気流路３４に設けられるノズルベーン３６の形状および配設態様として、排気量の少ない機関運転状態に適した形状および配設態様が設定されている。このように設定することにより、内燃機関１の排気量が少ない状況、すなわち第１の排気流路３４のみから排気流がタービンホイール５０に吹き付けられる状況において、ターボチャージャ１０の運転効率を高くすることができる。

一方、例えば内燃機関１の高回転運転時や高負荷運転時など、同内燃機関１の排気量が比較的多いときには、流路制御弁３８が開弁されるとともに、排気量の多い機関運転状態であるほど大きい開度になるように同流路制御弁３８の開度が調節される。

この場合には、第１の排気流路３４の排気流量についての過度の増加や過度の減少を招くことのないように第２の排気流路３５の排気流量が調節されつつ、第１の排気流路３４および第２の排気流路３５の両方から排気がタービンホイール５０に吹き付けられる。これにより、第１の排気流路３４からの排気流を適量に保ちつつ、第１の排気流路３４からの排気流のエネルギに加えて第２の排気流路３５からの排気流のエネルギを受けてタービンホイール５０が回転駆動される。

なおターボチャージャ１０にあっては、第２の排気流路３５の通路形状や同第２の排気流路３５に設けられるノズルベーン３７の形状および配設態様として、内燃機関１の高回転高負荷運転時において第２の排気流路３５を通過する排気流量に適した形状が設定されている。そのため、第１の排気流路３４および第２の排気流路３５の両方から排気がタービンホイールに吹き付けられる状況にあっても、ターボチャージャ１０の運転効率を高くすることができる。

さて、本実施の形態にかかるターボチャージャ１０では、そのタービンホイール５０に仕切り壁５３を設けるようにしている。これによりターボチャージャ１０は、そのホイール本体５１とタービン室３１の壁面との間隙、すなわち前記翼間通路が、第１の排気流路３４から排気が吹き付けられる内側層ＣＬｉと第２の排気流路３５から排気が吹き付けられる外側層ＣＬｏとに仕切られる構造になっている。

以下、上記仕切り壁５３の配設態様について具体的に説明する。
図４は、タービンホイール５０を図２の矢印Ａ方向から見た平面構造を示している。なお図４はタービンホイール５０の平面構造を模式的に示したものであり、各ブレード５２の実際の形状は同図に示す形状とは異なる。

同図４に示すように、上記仕切り壁５３は、タービンホイール５０のホイール本体５１をその周方向の全周にわたって覆う筒形状に形成される。また仕切り壁５３は、タービンホイール５０のブレード５２の基端および先端の間に配置される。

なお本実施の形態では上記ブレード５２が、仕切り壁５３より基端側に形成される部分（基端側ブレード５２ａ）の延設方向と同仕切り壁５３より先端側に形成される部分（先端側ブレード５２ｂ）の延設方向とが連続する形状に形成されている。本実施の形態にかかるタービンホイール５０は、従来のタービンホイールに仕切り壁５３が追加された構造である。

こうしたタービンホイール５０を用いることにより、同タービンホイール５０にあって第１の排気流路３４から排気が吹き付けられる部分と第２の排気流路３５から排気が吹き付けられる部分とを仕切ることができる。そのため、タービンホイール５０に第１の排気流路３４のみから排気が吹き付けられる場合に、同タービンホイール５０において排気が通過する部分（基端側ブレード５２ａが形成された部分）の排気流と排気が殆ど通過しない部分（先端側ブレード５２ｂが形成された部分）の排気流との干渉を回避することができる。

また図５に示すように、上記仕切り壁５３は、その延設方向と各排気流路３４，３５を隔てる隔壁３９の延設方向とが連続する形状に形成されている。さらに、上記仕切り壁５３は、その壁面５３ａの延びる方向と上記隔壁３９の壁面３９ａの延びる方向とが連続する形状に形成されている。

これにより、ターボチャージャ１０の内部において排気の通過する通路の通路断面積が、第１の排気流路３４と前記翼間通路の内側層ＣＬｉとの連通部分や第２の排気流路３５と翼間通路の外側層ＣＬｏとの連通部分において急変することを的確に抑制することができる。そのため、ターボチャージャ１０は仕切り壁５３が設けられているとはいえ、第１の排気流路３４から翼間通路の内側層ＣＬｉへと、また第２の排気流路３５から翼間通路の外側層ＣＬｏへと排気が円滑に流れるようになる。したがって、タービンホイール５０に上記仕切り壁５３を設けることによるターボチャージャ１０の運転効率の低下を抑制することができる。

ここで、上述した仕切り壁５３の設けられない従来のターボチャージャにあっては、一方の排気流路のみからタービンホイールに排気が吹き付けられる場合に、他方の排気流路から排気が吹き付けられる部分に排気が流れ難いため、その翼間通路内における排気の流れに偏りが生じることが避けられない。そして、そのように偏りが生じると、翼間通路内における排気の流速や圧力が比較的低い部分において渦や乱流が発生することとなり、これがターボチャージャの運転効率を低下させてしまう。

これに対し、仕切り壁５３の設けられた本実施の形態にかかるターボチャージャ１０にあっては、第１の排気流路３４からの排気流を翼間通路の内側層ＣＬｉに吹き付けるとともに第２の排気流路３５からの排気流を翼間通路の外側層ＣＬｏに吹き付けることができる。しかも、第１の排気流路３４のみからタービンホイール５０に排気が吹き付けられる場合には、排気が通過する内側層ＣＬｉの排気流と排気が殆ど通過しない外側層ＣＬｏの排気流との干渉を回避することができ、排気が通過する内側層ＣＬｉにおける排気の流れについての偏り、ひいては渦や乱流の発生を抑制することができる。したがって、上記従来のターボチャージャと比較して、第１の排気流路３４のみからタービンホイール５０に排気が吹き付けられる場合におけるターボチャージャ１０の運転効率を向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）タービンホイール５０に、前記翼間通路を第１の排気流路３４から排気が吹き付けられる内側層ＣＬｉと第２の排気流路３５から排気が吹き付けられる外側層ＣＬｏとに仕切る仕切り壁５３を形成するようにした。そのため、第１の排気流路３４のみからタービンホイール５０に排気が吹き付けられる場合におけるターボチャージャ１０の運転効率を好適に向上させることができる。

（２）タービンホイール５０のブレード５２を、翼間通路の内側層ＣＬｉに形成される部分（基端側ブレード５２ａ）の延設方向と翼間通路の外側層ＣＬｏに形成される部分（先端側ブレード５２ｂ）の延設方向とが連続する形状に形成するようにした。そのため、従来のタービンホイールに仕切り壁５３を追加することのみをもって、上記（１）に記載の構成および効果を実現することができる。

（３）仕切り壁５３を、その延設方向と各排気流路３４，３５を隔てる隔壁３９の延設方向とが連続する形状に形成するようにした。そのため、ターボチャージャ１０の内部において排気の通過する通路の通路断面積が、第１の排気流路３４と翼間通路の内側層ＣＬｉとの連通部分や第２の排気流路３５と翼間通路の外側層ＣＬｏとの連通部分において急変することを的確に抑制することができる。したがって、仕切り壁５３を設けることによるターボチャージャ１０の運転効率の低下を抑制することができる。

（４）仕切り壁５３を、その壁面５３ａの延びる方向と上記隔壁３９の壁面３９ａの延びる方向とが連続する形状に形成するようにした。そのため、ターボチャージャ１０の内部において排気の通過する通路の通路断面積が、第１の排気流路３４と内側層ＣＬｉとの連通部分や第２の排気流路３５と外側層ＣＬｏとの連通部分において急変することをより的確に抑制することができる。

（５）タービンホイール５０に、そのブレード５２の基端および先端の間に配置されてホイール本体５１をその周方向の全周にわたって覆う筒形状の仕切り壁５３を形成するようにした。そのため、タービンホイール５０に第１の排気流路３４のみから排気が吹き付けられる場合に、同タービンホイール５０において排気が通過する部分（基端側ブレード５２ａが形成された部分）の排気流と排気が殆ど通過しない部分（先端側ブレード５２ｂが形成された部分）の排気流との干渉を回避することができる。したがって、上記「排気が通過する部分」における排気流れの偏り、ひいては渦や乱流の発生を抑制することができ、一方の排気流路のみからタービンホイール５０に排気が吹き付けられる場合におけるターボチャージャ１０の運転効率を好適に向上させることができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・仕切り壁５３を、その壁面の延設方向と前記隔壁３９の壁面の延設方向とが不連続になる形状に形成するようにしてもよい。また仕切り壁５３を、その延設方向と上記隔壁３９の延設方向とが不連続になる形状に形成することも可能である。

・図６に示すように、タービンホイール６０のブレード６２を、基端側ブレード６２ａの延設方向と先端側ブレード６２ｂの延設方向とが非連続になる形状に形成するようにしてもよい。こうしたタービンホイール６０を用いることにより、ブレード６２の前記内側層ＣＬｉ（図４参照）に形成される部分（基端側ブレード６２ａ）と前記外側層ＣＬｏに形成される部分（先端側ブレード６２ｂ）とについてその枚数や形状を各別に設定することができ、ターボチャージャの特性設定についての自由度を格段に高くすることができる。

・本発明は、流量制御弁の駆動制御が、第２の排気流路を塞ぐ閉弁状態と同第２の排気流路を開放する開弁状態とを切り替えるように実行されるターボチャージャにも適用することができる。

・本発明は、内燃機関の排気量が少ないときに第２の排気流路のみからタービンホイールに排気が吹き付けられるターボチャージャに適用することができる。同構成によれば、第２の排気流路のみからタービンホイールに排気が吹き付けられる場合におけるターボチャージャの運転効率を好適に向上させることができる。

・内燃機関の排気量が少ないときに二つの排気流路の一方のみからタービンホイールに排気が吹き付けられるターボチャージャに限らず、二つの排気流路の一方の通路断面積が可変設定されるターボチャージャであれば、本発明は適用可能である。こうした構成によっても、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合に、同排気流路からの排気流が通過する層（翼間通路における内側層および外側層のうちの一方）の排気流と他方の排気流路からの排気流が通過する層（内側層および外側層のうちの他方）の排気流との干渉を回避することができる。そのため、各層における排気の流れについての偏り、ひいては渦や乱流の発生を抑制することができ、一方の排気流路の通路断面積が小さくされる場合におけるターボチャージャの運転効率を好適に向上させることができる。

・本発明は、第１の排気流路や第２の排気流路がタービン室の周壁の全周にわたって円環形状に開口されたターボチャージャに限らず、第１の排気流路や第２の排気流路がタービン室の周壁の一箇所、あるいは複数箇所において部分的に開口されたターボチャージャにも適用することができる。

・本発明は、隣り合うノズルベーンの間隔を変更可能な可変ノズル機構を備えたターボチャージャにも適用することができる。また第１の排気流路や第２の排気流路にノズルベーンが設けられないターボチャージャにも、本発明は適用可能である。

・本発明は、三つ以上の排気流路を備えるターボチャージャにも適用することができる。

本発明の一実施の形態が適用される内燃機関の概略構成を示す略図。 同実施の形態にかかるターボチャージャの断面構造を示す断面図。 第１の排気流路に設けられるノズルベーンの配設態様を示す略図。 タービンホイールを図２の矢印Ａ方向から見た平面構造を模式的に示す平面図。 タービン室における各排気流路の開口周辺を拡大して示す拡大断面図。 本発明の他の実施の形態にかかるタービンホイールの平面構造を模式的に示す平面図。

符号の説明

１…内燃機関、２…吸気通路、３…排気通路、４…燃焼室、１０…ターボチャージャ、２０…コンプレッサ、２０ａ…入口部、２１…コンプレッサ室、２２…コンプレッサインペラ、２３…スクロール通路、３０…タービン、３１…タービン室、３３…スクロール通路、３４…第１の排気流路、３５…第２の排気流路、３６，３７…ノズルベーン、３８…流路制御弁、３９…隔壁、３９ａ…壁面、４０…センタハウジング、４１…シャフト、５０，６０…タービンホイール、５１…ホイール本体、５２，６２…ブレード、基端側ブレード…５２ａ，６２ａ、先端側ブレード…５２ｂ，６２ｂ、５３…仕切り壁、５３ａ…壁面。

Claims (9)

1. ホイール本体に複数のブレードが突設されてなるタービンホイールと、同タービンホイールが収容されるタービン室と、前記タービンホイールの異なる部分に内燃機関の排気を吹き付けるように前記タービン室に各別に連通される二つの排気流路とを有し、それら排気流路のうちの一方の排気流路の通路断面積が可変設定されるターボチャージャにおいて、
   前記タービンホイールは、前記ホイール本体と前記タービン室の壁面との間隙を、前記二つの排気流路のうちの一方から排気が吹き付けられる部分を含む内側層と他方から排気が吹き付けられる部分を含む外側層とに仕切る仕切り壁が形成されてなる
   ことを特徴とするターボチャージャ。
2. 請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
   前記ブレードは、前記内側層に形成される部分の延設方向と前記外側層に形成される部分の延設方向とが連続する形状に形成されてなる
   ことを特徴とするターボチャージャ。
3. 請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
   前記ブレードは、前記内側層に形成される部分の延設方向と前記外側層に形成される部分の延設方向とが非連続な形状に形成されてなる
   ことを特徴とするターボチャージャ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、
   前記タービン室は前記タービンホイールの回転軸に沿って延設されてなり、前記二つの排気流路は前記タービン室の周壁全周にわたって円環形状に開口されてなり、前記仕切り壁は、その延設方向と前記二つの排気流路を隔てる隔壁の延設方向とが連続する形状に形成されてなる
   ことを特徴とするターボチャージャ。
5. 請求項４に記載のターボチャージャにおいて、
   前記仕切り壁は、その壁面の延びる方向と前記隔壁の壁面の延びる方向とが連続する形状に形成されてなる
   ことを特徴とするターボチャージャ。
6. 前記ターボチャージャは、前記内燃機関の排気量が少ないときにおいて前記二つの排気流路の一方のみから前記タービンホイールに同内燃機関の排気が吹き付けられるものである
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
7. ホイール本体が収容されるタービン室に対して同ホイール本体の異なる部分に内燃機関の排気を吹き付けるように各別に連通される二つの排気流路を有し、且つそれら排気流路のうちの一方の通路断面積が可変設定されるターボチャージャに適用されて、前記ホイール本体に複数のブレードが突設されてなるタービンホイールにおいて、
   前記ブレードの基端および先端の間に配置されて前記ホイール本体をその周方向の全周にわたって覆う筒形状の仕切り壁が形成されてなる
   ことを特徴とするタービンホイール。
8. 請求項７に記載のタービンホイールにおいて、
   前記ブレードは、前記仕切り壁より基端側に形成される部分の延設方向と同仕切り壁より先端側に形成される部分の延設方向とが連続する形状に形成されてなる
   ことを特徴とするタービンホイール。
9. 請求項７に記載のタービンホイールにおいて、
   前記ブレードは、前記仕切り壁より基端側に形成される部分の延設方向と同仕切り壁より先端側に形成される部分の延設方向とが非連続な形状に形成されてなる
   ことを特徴とするタービンホイール。

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