JP2007192172A - Turbocharger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbocharger suppressing degradation in turbine efficiency even if a flow rate of exhaust gas passing through a turbine wheel is increased. <P>SOLUTION: In the turbine wheel 11, the number of blades disposed within a range X downstream of a second inlet part 13 is smaller than the number of blades disposed within a range Y upstream of the second inlet part 13. The exhaust gas flowing in the turbine wheel 11 blows from an outer circumference of the turbine wheel 11 and split into a first inlet part 12 and the second inlet part 13, and then flows out in an axial direction of the turbine wheel 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気圧を利用して吸入空気の充填効率を高めるターボチャージャに関するものである。   The present invention relates to a turbocharger that uses an exhaust pressure of an internal combustion engine to increase the charging efficiency of intake air.

従来、吸入空気を強制的に内燃機関の燃焼室内に送り込むことにより充填効率を高める過給システムとして、排気圧を利用したターボチャージャが広く知られている。こうしたターボチャージャは、内燃機関から排出される排気ガスを、タービンハウジングに形成されたスクロール流路を通じてタービンホイールの外周から吹き付けて軸心方向に流出させることにより、タービンホイールを回転駆動するように構成されている。そして、タービンホイールの回転力で同軸のコンプレッサホイールを回転させて、吸入空気を内燃機関に過給するようにしている。ところで、このようなターボチャージャは、スクロール流路からタービンホイールに供給される排気量が過多となると、タービンホイールにおいて排気ガスがチョークする場合があり、排気エネルギをタービンホイールの回転に変換するタービン効率を低下させてしまうことがある。そこで、タービンホイールの上流側と下流側とを連通するバイパス通路を設けて、排気量が過多となる場合にバイパス通路に排気ガスの一部をバイパスさせることでタービンホイールに供給される排気量を調整するようにしたターボチャージャが実用されるに至っている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２１４９２３号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a turbocharger using exhaust pressure is widely known as a supercharging system that enhances charging efficiency by forcibly feeding intake air into a combustion chamber of an internal combustion engine. Such a turbocharger is configured to rotate and drive the turbine wheel by blowing exhaust gas discharged from the internal combustion engine from the outer periphery of the turbine wheel through a scroll passage formed in the turbine housing and flowing out in the axial direction. Has been. Then, the coaxial compressor wheel is rotated by the rotational force of the turbine wheel to supercharge intake air to the internal combustion engine. By the way, in such a turbocharger, if the exhaust amount supplied to the turbine wheel from the scroll flow path becomes excessive, the exhaust gas may choke in the turbine wheel, and the turbine efficiency for converting the exhaust energy into the rotation of the turbine wheel. May be reduced. Therefore, a bypass passage that communicates the upstream side and the downstream side of the turbine wheel is provided, and when the exhaust amount is excessive, the exhaust amount supplied to the turbine wheel is reduced by bypassing a part of the exhaust gas to the bypass passage. A turbocharger that has been adjusted has come into practical use (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-214923

ところで、上記のようなターボチャージャでは、バイパス通路にバイパスされる排気ガスから排気エネルギを回収することができないため、排気エネルギをより効率的に利用することが望まれる。排気量が増加した場合に排気ガスをバイパスさせることなくタービン効率を向上させるためには、タービンホイールの流路面積、すなわち総スロート面積を大きくする必要がある。タービンホイールの総スロート面積を大きくする手段としては、タービンホイールの軸心方向に対する羽根の傾斜角を小さくする方法や、タービンホイールの排気ガスの出口側における外径を大きくする方法等が考えられる。しかし、羽根の傾斜角を小さくする方法では、羽根のキャンバー長が短くなるため羽根に加わる負荷分布が増加し、さらに羽根を回転方向に推進する分力が減少するため、タービン効率の低下を招くこととなる。また、タービンホイールの排気ガスの出口側における外径を大きくする方法では、タービンホイールの慣性モーメントが増加し、さらに排気量が減少した場合において羽根を回転方向に推進するための十分な排気ガスの流速を得ることができないため、やはりタービン効率の低下を招くこととなる。   By the way, in the turbocharger as described above, exhaust energy cannot be recovered from the exhaust gas bypassed to the bypass passage, so it is desired to use the exhaust energy more efficiently. In order to improve the turbine efficiency without bypassing the exhaust gas when the displacement is increased, it is necessary to increase the flow passage area of the turbine wheel, that is, the total throat area. As a means for increasing the total throat area of the turbine wheel, a method of reducing the inclination angle of the blades with respect to the axial direction of the turbine wheel, a method of increasing the outer diameter of the turbine wheel on the outlet side of the exhaust gas, or the like can be considered. However, in the method of reducing the inclination angle of the blades, the camber length of the blades is shortened, so that the load distribution applied to the blades is increased, and further, the component force for propelling the blades in the rotational direction is reduced, leading to a decrease in turbine efficiency. It will be. Further, in the method of increasing the outer diameter of the turbine wheel exhaust gas at the outlet side, when the moment of inertia of the turbine wheel is increased and the displacement is further decreased, sufficient exhaust gas to propel the blades in the rotational direction is reduced. Since the flow velocity cannot be obtained, the turbine efficiency is also lowered.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タービンホイールを通過する排気ガスの流量が増加してもタービン効率の低下を抑制す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。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a turbocharger that can suppress a decrease in turbine efficiency even when the flow rate of exhaust gas passing through a turbine wheel increases. is there.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数枚の羽根を有するタービンホイールと、同タービンホイールを収容するタービンハウジングと、同タービンハウジングに形成されたスクロール流路とを備え、内燃機関から排出される排気ガスを前記スクロール流路を通じて前記タービンホイールの外周から吹き付けて軸心方向に流出させることで前記タービンホイールを回転駆動するターボチャージャにおいて、前記スクロール流路は、前記タービンホイールの第１流入部に排気ガスを流入させる第１スクロール流路と、第１流入部の軸心方向下流側に設けられる前記タービンホイールの第２流入部に排気ガスを流入させる第２スクロール流路とに分割され、前記タービンホイールは、第２流入部から下流側に設けられる羽根枚数が、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根枚数よりも少なくなるように構成されることをその要旨としている。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a turbine wheel having a plurality of blades, a turbine housing that houses the turbine wheel, and a scroll passage formed in the turbine housing, An exhaust gas discharged from an internal combustion engine is blown from an outer periphery of the turbine wheel through the scroll passage and is caused to flow in an axial direction to rotate the turbine wheel. The scroll passage includes the turbine wheel. A first scroll passage for flowing exhaust gas into the first inflow portion, and a second scroll passage for flowing exhaust gas into the second inflow portion of the turbine wheel provided on the downstream side in the axial direction of the first inflow portion The turbine wheel has a number of blades provided downstream from the second inflow portion. That is configured to be less than the number of blades provided on the upstream side of the second inlet portion is set to its gist.

同構成によれば、スクロール流路は、タービンホイールの第１流入部に排気ガスを流入させる第１スクロール流路と、第１流入部の軸心方向下流側の第２流入部に排気ガスを流入させる第２スクロール流路とに分割される。このため、第２流入部よりも上流側には第１スクロール流路から流入する排気ガスのみが流れ、第２流入部において第２スクロール流路から流入される排気ガスが合流することで、第２流入部から下流側には第１スクロール流路及び第２スクロール流路から流入する排気ガスが流れる。そして、タービンホイールは、第２流入部から下流側に設けられる羽根枚数が、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根枚数よりも少なくなるように構成される。このため、排気ガスの流量が相対的に少なくなる第２流入部よりも上流側においては、羽根枚数を相対的に多くすることで、羽根の正圧面側と負圧面側との圧力差を減少させて羽根に加わる負荷分布を減少させることができる。一方、排気ガスの流量が相対的に多くなる第２流入部から下流側においては、羽根枚数を相対的に少なくすることで、総スロート面積を増加させて排気ガスがチョークすることを抑制するとともに、排気ガスと羽根の表面との摩擦による圧力損失を抑えるようにすることができる。これにより、タービンホイールの羽根の傾斜角の変更又は排気ガスの出口側における外径の変更によってタービン効率を犠牲にするような構成をとることなく、タービンホイールに供給される排気量が増加してもタービン効率の低下を抑制する構成とすることができる。   According to this configuration, the scroll flow path is configured to supply exhaust gas to the first scroll flow path for allowing exhaust gas to flow into the first inflow part of the turbine wheel, and to the second inflow part on the downstream side in the axial direction of the first inflow part. It is divided into a second scroll flow path to be introduced. For this reason, only the exhaust gas flowing in from the first scroll passage flows upstream from the second inflow portion, and the exhaust gas flowing in from the second scroll passage in the second inflow portion joins, 2 Exhaust gas flowing in from the first scroll passage and the second scroll passage flows downstream from the inflow portion. The turbine wheel is configured such that the number of blades provided downstream from the second inflow portion is smaller than the number of blades provided upstream from the second inflow portion. For this reason, on the upstream side of the second inflow portion where the flow rate of the exhaust gas becomes relatively small, the pressure difference between the pressure surface side and the suction surface side of the blade is reduced by relatively increasing the number of blades. Thus, the load distribution applied to the blades can be reduced. On the other hand, on the downstream side from the second inflow portion where the flow rate of the exhaust gas is relatively large, by reducing the number of blades, the total throat area is increased and the exhaust gas is prevented from choking. The pressure loss due to the friction between the exhaust gas and the blade surface can be suppressed. As a result, the amount of exhaust gas supplied to the turbine wheel increases without sacrificing turbine efficiency by changing the inclination angle of the blades of the turbine wheel or changing the outer diameter on the exhaust gas outlet side. Also, it can be configured to suppress a decrease in turbine efficiency.

また、第２流入部から下流側の羽根枚数を相対的に少なくすることから、タービンホイールの慣性モーメントを低減するような構成をとることができ、タービンホイールのレスポンスを向上させてターボチャージャの過渡特性を向上させることができる。   Further, since the number of blades on the downstream side from the second inflow portion is relatively reduced, it is possible to adopt a configuration that reduces the inertia moment of the turbine wheel, improving the response of the turbine wheel and increasing the transient of the turbocharger. Characteristics can be improved.

また、第２スクロール流路から第２流入部に排気ガスが合流することにより第１スクロール流路からの排気ガスの流れを阻害してしまう虞があるが、第２流入部から下流側の羽根枚数が相対的に少なくなるため、隣接する羽根同士の空間を大きくとることができ、排気ガスの干渉を緩和して圧力損失を極力抑えるようにすることができる。   Moreover, there is a possibility that the exhaust gas flows from the first scroll flow path when the exhaust gas merges from the second scroll flow path to the second inflow section. Since the number of sheets is relatively small, a space between adjacent blades can be increased, and the interference of exhaust gas can be mitigated to suppress pressure loss as much as possible.

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、前記スクロール流路には、前記タービンホイールに排気ガスを吹き付けるためのノズルが設けられることをその要旨としている。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the turbocharger according to claim 1, the scroll passage is provided with a nozzle for blowing exhaust gas to the turbine wheel.

同構成によれば、スクロール流路にはタービンホイールに排気ガスを吹き付けるためのノズルが設けられるため、スクロール流路からタービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を速めて、タービン効率の向上を図ることができる。なお、スクロール流路に設けられるノズルは、開口面積が一定の固定ノズルであってもよいし、開口面積を変更して排気ガスの流速を可変とする可変ノズルであってもよい。   According to this configuration, since the nozzle for blowing the exhaust gas to the turbine wheel is provided in the scroll flow path, the flow rate of the exhaust gas blown from the scroll flow path to the turbine wheel is increased to improve the turbine efficiency. Can do. The nozzle provided in the scroll flow path may be a fixed nozzle having a constant opening area, or a variable nozzle that changes the opening area to vary the flow rate of the exhaust gas.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンホイールは、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根のうちいずれか複数枚の羽根が第２流入部の下流側に延設されることをその要旨としている。   According to a third aspect of the present invention, in the turbocharger according to the first or second aspect, any one or more of the blades provided on the upstream side of the second inflow portion is the second inflow of the turbine wheel. The gist is to be extended downstream of the section.

同構成によれば、タービンホイールは、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根のうちいずれか複数枚の羽根が第２流入部の下流側に延設されるため、第２流入部の下流側に延設される羽根が全翼として構成され、その他の羽根が半翼として構成される。このため、タービンホイール内を通過する排気ガスが羽根の断面に衝突することを防止することができ、排気ガスの圧力損失を抑えることができる。   According to this configuration, the turbine wheel is configured such that any one of the blades provided on the upstream side of the second inflow portion extends downstream of the second inflow portion. The blades extending downstream are configured as full blades, and the other blades are configured as half blades. For this reason, it can prevent that the exhaust gas which passes the inside of a turbine wheel collides with the cross section of a blade | wing, and can suppress the pressure loss of exhaust gas.

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、前記タービンホイールの隣接する羽根の間のスロートは、第２流入部から下流側におけるスロート面積が、第２流入部よりも上流側におけるスロート面積よりも大きくなるように形成されることをその要旨としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the turbocharger according to any one of the first to third aspects, the throat between adjacent blades of the turbine wheel has a throat area on the downstream side from the second inflow portion. The gist is that the throat area is formed larger than the throat area upstream of the second inflow portion.

同構成によれば、タービンホイールの隣接する羽根の間のスロートは、第２流入部から下流側におけるスロート面積が、第２流入部よりも上流側におけるスロート面積よりも大きくなるように形成される。このため、第２スクロール流路から第２流入部に排気ガスが合流することにより排気ガスの流量が増加するにもかかわらず、第２流入部から下流側において排気ガスの流れが大きく絞られてチョークしてしまうといった状況を回避することができる。   According to this configuration, the throat between adjacent blades of the turbine wheel is formed such that the throat area on the downstream side from the second inflow portion is larger than the throat area on the upstream side from the second inflow portion. . For this reason, although the flow rate of the exhaust gas is increased by the exhaust gas joining from the second scroll flow path to the second inflow portion, the flow of the exhaust gas is greatly reduced downstream from the second inflow portion. The situation of choking can be avoided.

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、第２流入部から下流側における総スロート面積は、第２流入部よりも上流側における総スロート面積よりも大きいことをその要旨としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the turbocharger according to the fourth aspect, the total throat area downstream from the second inflow portion is larger than the total throat area upstream from the second inflow portion. It is a summary.

同構成によれば、タービンホイールは、第２流入部から下流側における総スロート面積が、第２流入部よりも上流側における総スロート面積よりも大きくなるように形成されるため、第２流入部から下流側において総スロート面積が減少することによって排気ガスの流れが絞られてチョークしてしまうといった状況を回避することができる。   According to this configuration, the turbine wheel is formed such that the total throat area on the downstream side from the second inflow portion is larger than the total throat area on the upstream side from the second inflow portion. Therefore, it is possible to avoid a situation where the exhaust gas flow is throttled and choked due to a decrease in the total throat area on the downstream side.

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、第２スクロール流路から前記タービンホイールに流入する排気ガスの流量を調整する流入量調整手段を更に備えることをその要旨としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the turbocharger according to any one of the first to fifth aspects, an inflow amount adjusting means for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing from the second scroll flow path into the turbine wheel is provided. The gist is to provide further.

同構成によれば、上記のターボチャージャは第２スクロール流路からタービンホイールに流入する排気ガスの量を調整する流入量調整手段を備える。このため、内燃機関から排出される排気量や機関運転状態に応じて、第２スクロール流路に導かれる排気ガスの流量を調整し、ターボチャージャの過給特性を変更することができる。例えば、内燃機関から排出される排気量が少ないときには、流入量調整手段により第２スクロール流路から流入する排気量を減少させることにより、第１スクロール流路から流入する排気量を増加させて第２流入部よりも上流側を流れる排気ガスの流量の減少を抑えることができる。これにより、内燃機関から排出される排気量が少ない場合においても、多くの排気ガスをタービンホイールの上流側から下流側に亘って流すことができ、排気エネルギを極力多く回収することでタービン効率の向上を図ることができる。   According to this configuration, the turbocharger includes the inflow amount adjusting means for adjusting the amount of exhaust gas flowing from the second scroll passage into the turbine wheel. For this reason, the supercharging characteristic of the turbocharger can be changed by adjusting the flow rate of the exhaust gas guided to the second scroll flow path according to the exhaust amount discharged from the internal combustion engine and the engine operating state. For example, when the amount of exhaust discharged from the internal combustion engine is small, the amount of exhaust flowing in from the second scroll passage is decreased by the inflow amount adjusting means to increase the amount of exhaust flowing in from the first scroll passage. 2 It is possible to suppress a decrease in the flow rate of the exhaust gas flowing upstream from the inflow portion. As a result, even when the amount of exhaust discharged from the internal combustion engine is small, a large amount of exhaust gas can flow from the upstream side to the downstream side of the turbine wheel, and the turbine efficiency is improved by collecting as much exhaust energy as possible. Improvements can be made.

以下、図１〜５を参照して、本発明に係るターボチャージャを具体化した一実施形態について説明する。
図１はターボチャージャ１のタービン側の部分断面図及びその周辺の構成図である。ターボチャージャ１は、複数枚の羽根を有するタービンホイール１１を回転自在に保持するタービンハウジング２１を備える。タービンハウジング２１は、排気ガスが流入する排気導入口２２と、流入した排気ガスを排出する排気排出口２３とを有し、排気導入口２２から流入する排気ガスをタービンホイール１１に導くスクロール流路２４と、タービンホイール１１が収容されるタービンホイール室２５とに区画形成されている。 Hereinafter, an embodiment in which a turbocharger according to the present invention is embodied will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the turbocharger 1 on the turbine side and a configuration diagram of its periphery. The turbocharger 1 includes a turbine housing 21 that rotatably holds a turbine wheel 11 having a plurality of blades. The turbine housing 21 has an exhaust introduction port 22 through which exhaust gas flows and an exhaust discharge port 23 through which exhaust gas that flows in is discharged, and a scroll flow path that guides the exhaust gas flowing in from the exhaust introduction port 22 to the turbine wheel 11. 24 and a turbine wheel chamber 25 in which the turbine wheel 11 is accommodated.

排気導入口２２には、内燃機関としてのエンジン４１の排気管４２が接続されており、エンジン４１から排出される排気ガスが流入する。スクロール流路２４は、タービンホイール室２５の外周に渦巻状に形成されるとともに、隔壁２６によって排気ガスの流れる通路が第１スクロール流路２７と第２スクロール流路２８とに分割されている。第１スクロール流路２７は、排気導入口２２から流入する排気ガスがタービンホイール１１の軸心方向上流側に導かれるように、開口面積が一定のノズル２７ａを介してタービンホイール室２５と連通している。第２スクロール流路２８は、排気導入口２２から流入する排気ガスがタービンホイール１１の軸心方向下流側に導かれるように、開口面積が一定のノズル２８ａを介してタービンホイール室２５と連通している。   An exhaust pipe 42 of an engine 41 as an internal combustion engine is connected to the exhaust introduction port 22, and exhaust gas discharged from the engine 41 flows into the exhaust introduction port 22. The scroll passage 24 is formed in a spiral shape on the outer periphery of the turbine wheel chamber 25, and a passage through which exhaust gas flows is divided into a first scroll passage 27 and a second scroll passage 28 by a partition wall 26. The first scroll passage 27 communicates with the turbine wheel chamber 25 via a nozzle 27a having a constant opening area so that the exhaust gas flowing from the exhaust introduction port 22 is guided upstream in the axial direction of the turbine wheel 11. ing. The second scroll passage 28 communicates with the turbine wheel chamber 25 via a nozzle 28a having a constant opening area so that the exhaust gas flowing from the exhaust introduction port 22 is guided downstream in the axial direction of the turbine wheel 11. ing.

第１スクロール流路２７のノズル２７ａからタービンホイール室２５に流入する排気ガスは、タービンホイール１１の軸心方向上流側に位置する第１流入部１２に流入し、タービンホイール１１の羽根の間のスロート部を軸心方向下流側に流れて、タービンホイール１１を回転させる。第２スクロール流路２８のノズル２８ａからタービンホイール室２５に流入する排気ガスは、第１流入部１２の軸心方向下流側に位置するタービンホイール１１の第２流入部１３に流入し、第１スクロール流路２７から流入する排気ガスと合流する。そして、タービンホイール１１の羽根の間のスロート部を軸心方向下流側に流れて、タービンホイール１１を回転させる。タービンホイール１１を通過した排気ガスは、排気排出口２３から排出される。   Exhaust gas flowing into the turbine wheel chamber 25 from the nozzle 27 a of the first scroll flow path 27 flows into the first inflow portion 12 located on the upstream side in the axial direction of the turbine wheel 11, and between the blades of the turbine wheel 11. The turbine wheel 11 is rotated by flowing through the throat portion downstream in the axial direction. The exhaust gas flowing into the turbine wheel chamber 25 from the nozzle 28a of the second scroll flow path 28 flows into the second inflow portion 13 of the turbine wheel 11 located on the downstream side in the axial direction of the first inflow portion 12, and the first It merges with the exhaust gas flowing in from the scroll flow path 27. And the throat part between the blade | wings of the turbine wheel 11 flows into the axial direction downstream, and the turbine wheel 11 is rotated. The exhaust gas that has passed through the turbine wheel 11 is discharged from the exhaust outlet 23.

このように、タービンホイール１１の第２流入部１３よりも上流側には第１スクロール流路２７から流入する排気ガスのみが流れ、タービンホイール１１の第２流入部１３から下流側には第１スクロール流路２７及び第２スクロール流路２８から流入する排気ガスが流れるようになる。   Thus, only the exhaust gas flowing in from the first scroll passage 27 flows upstream from the second inflow portion 13 of the turbine wheel 11, and the first downstream side from the second inflow portion 13 of the turbine wheel 11. The exhaust gas flowing in from the scroll flow path 27 and the second scroll flow path 28 flows.

また、第２スクロール流路２８の上流側には、排気導入口２２から第２スクロール流路２８に導かれる排気ガスの流量を調整するための制御弁２９が設けられる。流入量調整手段としての制御弁２９は、電動モータ等からなるアクチュエータ３０により駆動される。制御弁２９の開度は、ＥＣＵ（電子制御装置）５１がアクチュエータ３０を駆動制御することにより調整される。   A control valve 29 is provided on the upstream side of the second scroll passage 28 to adjust the flow rate of the exhaust gas guided from the exhaust inlet 22 to the second scroll passage 28. The control valve 29 as the inflow amount adjusting means is driven by an actuator 30 that is an electric motor or the like. The opening degree of the control valve 29 is adjusted when an ECU (electronic control unit) 51 drives and controls the actuator 30.

ＥＣＵ５１は、エンジン４１における種々の制御を統括して実行するものであり、演算装置、駆動回路の他、各種制御の演算結果やその演算に用いられる関数マップ等を記憶する記憶装置等を備えている。ＥＣＵ５１には、エンジン４１の吸気管４３に設けられる過給圧センサ５２、アクセルペダル３１の踏み込み量を検出するアクセルセンサ５３、エンジン４１の図示しないクランクシャフトに設けられるクランク角センサ５４等の信号が入力される。ＥＣＵ５１は、これらのセンサの検出信号に基づいて過給圧、アクセルペダル踏込み量、機関回転速度等を求め、機関運転状態に応じた目標過給圧を算出する。そして、過給圧が目標過給圧となるようにアクチュエータ３０等の駆動制御を行う。例えば、エンジン４１が低速低負荷運転時であれば制御弁２９の開度を小さくし、エンジン４１が高速高負荷運転時であれば制御弁２９の開度を大きくするような制御が行われる。   The ECU 51 performs overall control of the engine 41 and includes a storage device that stores calculation results of various controls, function maps used for the calculation, and the like in addition to an arithmetic device and a drive circuit. Yes. The ECU 51 receives signals from a boost pressure sensor 52 provided in the intake pipe 43 of the engine 41, an accelerator sensor 53 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 31, a crank angle sensor 54 provided on a crankshaft (not shown) of the engine 41, and the like. Entered. The ECU 51 obtains a supercharging pressure, an accelerator pedal depression amount, an engine speed, and the like based on detection signals from these sensors, and calculates a target supercharging pressure corresponding to the engine operating state. Then, drive control of the actuator 30 and the like is performed so that the supercharging pressure becomes the target supercharging pressure. For example, control is performed such that the opening degree of the control valve 29 is reduced when the engine 41 is operating at low speed and low load, and the opening degree of the control valve 29 is increased when the engine 41 is operating at high speed and high load.

次に、タービンホイール１１の形状について説明する。図２はタービンホイール１１の側面図である。タービンホイール１１は排気ガスが吹き付けられることにより、Ｒ方向に回転する。図２に示すように、タービンホイール１１には、軸心の周りに複数枚の羽根１４が設けられる。羽根１４は、翼形状を成すとともにその表面が３次元形状に形成されている。そして、羽根１４は、羽根１４の上流側の前縁部１４ａから羽根１４の下流側の後縁部１４ｂまで延設される５枚の全翼の羽根１５と、羽根１４の前縁部１４ａから第２流入部１３の手前まで延設される５枚の半翼の羽根１６とが交互に等間隔に形成されている。このため、タービンホイール１１は、第２流入部１３から下流側の範囲Ｘに設けられる羽根枚数が、第２流入部１３よりも上流側の範囲Ｙに設けられる羽根枚数よりも少なくなるように構成される。すなわち、タービンホイール１１の範囲Ｘの羽根枚数は５枚となり、範囲Ｙの羽根枚数は１０枚となる。   Next, the shape of the turbine wheel 11 will be described. FIG. 2 is a side view of the turbine wheel 11. The turbine wheel 11 rotates in the R direction when exhaust gas is blown. As shown in FIG. 2, the turbine wheel 11 is provided with a plurality of blades 14 around an axis. The blade 14 has a wing shape and its surface is formed in a three-dimensional shape. The blade 14 includes five blades 15 of all the blades extending from the upstream front edge portion 14 a of the blade 14 to the downstream rear edge portion 14 b of the blade 14, and the front edge portion 14 a of the blade 14. Five half-wing blades 16 extending to the front of the second inflow portion 13 are alternately formed at equal intervals. For this reason, the turbine wheel 11 is configured such that the number of blades provided in the range X downstream from the second inflow portion 13 is smaller than the number of blades provided in the range Y upstream from the second inflow portion 13. Is done. That is, the number of blades in the range X of the turbine wheel 11 is 5, and the number of blades in the range Y is 10.

図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３に示すように、タービンホイール１１の羽根１５は、その下流側の部分における軸心方向に対する傾斜角が大きくなるように形成される。これにより、スロート部を通過する排気ガスが羽根１５をＲ方向に押圧して、タービンホイール１１を効率よく回転させるようにしている。   3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 3, the blades 15 of the turbine wheel 11 are formed so that the inclination angle with respect to the axial direction in the portion on the downstream side thereof becomes large. Thereby, the exhaust gas passing through the throat portion presses the blades 15 in the R direction so that the turbine wheel 11 is efficiently rotated.

タービンホイール１１の範囲Ｘにおける隣接する羽根１５の間のスロートには、第１スクロール流路２７及び第２スクロール流路２８から流入する排気ガスが流れるため、範囲Ｘのスロート面積ａ１は、タービンホイール１１を通過する排気ガスの流量が最も大きくなる最大タービン流量に合わせて設定されている。   Since exhaust gas flowing in from the first scroll flow path 27 and the second scroll flow path 28 flows through the throat between adjacent blades 15 in the range X of the turbine wheel 11, the throat area a1 in the range X is determined by the turbine wheel. 11 is set in accordance with the maximum turbine flow rate at which the flow rate of the exhaust gas passing through 11 is the largest.

一方、タービンホイール１１の範囲Ｙにおける隣接する羽根１５と羽根１６との間のスロートには、第１スクロール流路２７から流入する排気ガスのみが流れるため、範囲Ｙのスロート面積ａ２は、第１スクロール流路２７から流入する排気ガスの最大流量に合わせて設定されている。なお、範囲Ｙのスロート面積ａ２は、排気ガスの流量が少ない場合においてもタービン効率を上昇させために極力小さく設定することが好ましいが、スロート面積ａ２を小さくし過ぎると、排気ガスの流量が増加した場合にチョークが発生してタービン効率を低下させてしまう。このため、範囲Ｙのスロート面積ａ２は、第１スクロール流路２７から流入する排気ガスが最大流量になった場合においてもチョークが発生しない面積に設定される。   On the other hand, since only the exhaust gas flowing in from the first scroll flow path 27 flows through the throat between the adjacent blades 15 and 16 in the range Y of the turbine wheel 11, the throat area a2 in the range Y is the first. It is set according to the maximum flow rate of the exhaust gas flowing in from the scroll flow path 27. The throat area a2 in the range Y is preferably set as small as possible in order to increase the turbine efficiency even when the exhaust gas flow rate is small. However, if the throat area a2 is too small, the exhaust gas flow rate increases. In this case, choke is generated and the turbine efficiency is lowered. For this reason, the throat area a2 of the range Y is set to an area where choke is not generated even when the exhaust gas flowing in from the first scroll flow path 27 reaches the maximum flow rate.

上記のようにタービンホイール１１のスロート面積が設定されることから、範囲Ｘにおけるスロート面積ａ１は範囲Ｙにおけるスロート面積ａ２よりも大きくなり、範囲Ｘにおける総スロート面積Ａ１（スロート面積ａ１の５倍）は範囲Ｙにおける総スロート面積Ａ２（スロート面積ａ２の１０倍）よりも大きくなる。これにより、第２流入部１３において第２スクロール流路２８から排気ガスが合流しても、排気ガスの増加分に対する流路面積を確保するように構成することができ、第２流入部１３から下流側において排気ガスの流れが大きく絞られてチョークしてしまうことを抑えることができる。   Since the throat area of the turbine wheel 11 is set as described above, the throat area a1 in the range X is larger than the throat area a2 in the range Y, and the total throat area A1 in the range X (5 times the throat area a1). Is larger than the total throat area A2 in the range Y (10 times the throat area a2). Thereby, even if exhaust gas merges from the second scroll flow path 28 in the second inflow portion 13, it can be configured to secure a flow path area with respect to an increase in the exhaust gas. It is possible to prevent the exhaust gas flow from being greatly throttled and choked on the downstream side.

次に、ターボチャージャ１の作用について説明する。エンジン４１から排出される排気量が多くなる高速高負荷運転時等には、制御弁２９の開度が大きく設定される。このため、タービンハウジング２１の排気導入口２２から流入する排気ガスは、第１スクロール流路２７と第２スクロール流路２８とに分かれて導かれる。図４に、このときのタービンホイール１１の羽根１４の周辺における排気ガスの流れを示す。第１スクロール流路２７に導かれた排気ガスは、矢印ｃ１方向に流れてノズル２７ａでその流速が速められ、ノズル２７ａからタービンホイール室２５に流入して、タービンホイール１１の第１流入部１２に吹き付けられる。第１流入部１２に吹き付けられた排気ガスは、タービンホイール１１の範囲Ｙのスロート部を矢印ｃ２方向に通過してタービンホイール１１に回転力を与える。   Next, the operation of the turbocharger 1 will be described. At the time of high-speed and high-load operation where the amount of exhaust discharged from the engine 41 increases, the opening of the control valve 29 is set large. For this reason, the exhaust gas flowing in from the exhaust inlet 22 of the turbine housing 21 is guided separately into the first scroll passage 27 and the second scroll passage 28. FIG. 4 shows the flow of exhaust gas around the blades 14 of the turbine wheel 11 at this time. The exhaust gas guided to the first scroll flow path 27 flows in the direction of the arrow c1 and the flow velocity thereof is increased by the nozzle 27a. The exhaust gas flows into the turbine wheel chamber 25 from the nozzle 27a, and the first inflow portion 12 of the turbine wheel 11 is discharged. Is sprayed on. The exhaust gas blown to the first inflow portion 12 passes through the throat portion in the range Y of the turbine wheel 11 in the direction of the arrow c <b> 2 and gives a rotational force to the turbine wheel 11.

一方、第２スクロール流路２８に導かれた排気ガスは、矢印ｃ３方向に流れてノズル２８ａでその流速が速められ、ノズル２８ａからタービンホイール室２５に流入して、タービンホイール１１の第２流入部１３に吹き付けられる。そして、第２流入部１３において、ノズル２７ａから流入した排気ガスとノズル２８ａから流入した排気ガスとが合流する。このとき、ノズル２８ａから流入する排気ガスは、タービンホイール１１の外周から矢印ｃ４方向に吹き付けられるため、矢印ｃ２方向に流れる排気ガスと衝突してしまうが、範囲Ｘのスロート面積ａ１は範囲Ｙのスロート面積ａ２よりも大きく設定されているため、排気ガス同士の衝突による流れの干渉が緩和された状態で排気ガスが合流する。そして、合流した排気ガスは、タービンホイール１１の範囲Ｘのスロート部を矢印ｃ５方向に通過してタービンホイール１１に回転力を与えつつ、排気排出口２３から排出される。タービンホイール１１の回転力は同軸上に形成された図示しないコンプレッサホイールに伝達され、コンプレッサホイールの回転によって吸入空気がエンジン４１に過給される。   On the other hand, the exhaust gas guided to the second scroll flow path 28 flows in the direction of the arrow c3, the flow velocity thereof is accelerated by the nozzle 28a, flows into the turbine wheel chamber 25 from the nozzle 28a, and flows into the turbine wheel 11 in the second direction. Part 13 is sprayed. And in the 2nd inflow part 13, the exhaust gas which flowed in from nozzle 27a, and the exhaust gas which flowed in from nozzle 28a merge. At this time, the exhaust gas flowing in from the nozzle 28a is blown in the direction of the arrow c4 from the outer periphery of the turbine wheel 11, and thus collides with the exhaust gas flowing in the direction of the arrow c2, but the throat area a1 in the range X is in the range Y Since it is set to be larger than the throat area a2, the exhaust gas merges in a state where the interference of the flow due to the collision between the exhaust gases is alleviated. The merged exhaust gas passes through the throat portion of the range X of the turbine wheel 11 in the direction of the arrow c5 and is discharged from the exhaust discharge port 23 while applying a rotational force to the turbine wheel 11. The rotational force of the turbine wheel 11 is transmitted to a compressor wheel (not shown) formed coaxially, and the intake air is supercharged to the engine 41 by the rotation of the compressor wheel.

また、エンジン４１から排出される排気量が少なくなる低速低負荷運転時等には、制御弁２９が閉弁される。このため、タービンハウジング２１の排気導入口２２から流入する排気ガスは、第１スクロール流路２７のみに導かれる。図５に、このときのタービンホイール１１の羽根１４の周辺における排気ガスの流れを示す。第１スクロール流路２７に導かれた排気ガスは、矢印ｄ１方向に流れてノズル２７ａでその流速が速められ、ノズル２７ａからタービンホイール室２５に流入して、タービンホイール１１の第１流入部１２に吹き付けられる。   Further, the control valve 29 is closed at the time of low speed and low load operation where the exhaust amount discharged from the engine 41 is reduced. For this reason, the exhaust gas flowing in from the exhaust inlet 22 of the turbine housing 21 is guided only to the first scroll passage 27. FIG. 5 shows the flow of exhaust gas around the blades 14 of the turbine wheel 11 at this time. The exhaust gas guided to the first scroll flow path 27 flows in the direction of the arrow d1, the flow velocity thereof is increased by the nozzle 27a, and flows into the turbine wheel chamber 25 from the nozzle 27a, so that the first inflow portion 12 of the turbine wheel 11 is obtained. Is sprayed on.

第１流入部１２に吹き付けられた排気ガスは、タービンホイール１１の範囲Ｙのスロート部を矢印ｄ２方向に通過してタービンホイール１１に回転力を与える。タービンホイール１１の範囲Ｙのスロート面積ａ１は相対的に小さく設定されているため、範囲Ｙのスロート部を通過する排気量が少ない場合においても、排気ガスの流速を大きくしてタービン効率を高めることができる。そして、矢印ｄ２方向に流れる排気ガスは、タービンホイール１１の範囲Ｘのスロート部を矢印ｄ３方向に通過してタービンホイール１１に回転力を与えつつ、排気排出口２３から排出される。タービンホイール１１の回転力は同軸上に形成された図示しないコンプレッサホイールに伝達され、コンプレッサホイールの回転によって吸入空気がエンジン４１に過給される。   The exhaust gas blown to the first inflow portion 12 passes through the throat portion of the range Y of the turbine wheel 11 in the direction of the arrow d2 and gives a rotational force to the turbine wheel 11. Since the throat area a1 of the range Y of the turbine wheel 11 is set to be relatively small, even when the exhaust amount passing through the throat portion of the range Y is small, the flow rate of the exhaust gas is increased to increase the turbine efficiency. Can do. The exhaust gas flowing in the direction of the arrow d2 passes through the throat portion of the range X of the turbine wheel 11 in the direction of the arrow d3 and is discharged from the exhaust discharge port 23 while applying a rotational force to the turbine wheel 11. The rotational force of the turbine wheel 11 is transmitted to a compressor wheel (not shown) formed coaxially, and the intake air is supercharged to the engine 41 by the rotation of the compressor wheel.

このようにして、エンジン４１から排出される排気量が多くなる場合には、第１スクロール流路２７及び第２スクロール流路２８からタービンホイール１１へと排気ガスが吹き付けられるため、最大タービン流量に合わせて羽根形状が設定されているタービンホイール１１により排気エネルギを回収することでタービン効率を向上させることができる。一方、エンジン４１から排出される排気量が少なくなる場合には、第１スクロール流路２７のみからタービンホイール１１へと排気ガスが吹き付けられるため、スロート面積が相対的に小さく設定される範囲Ｙのスロート部を流れる排気ガスの流量を増加させて、効率よく排気エネルギを回収してタービン効率の低下を抑えることができる。   In this way, when the amount of exhaust discharged from the engine 41 increases, exhaust gas is blown from the first scroll passage 27 and the second scroll passage 28 to the turbine wheel 11, so that the maximum turbine flow rate is achieved. In addition, the turbine efficiency can be improved by collecting the exhaust energy by the turbine wheel 11 in which the blade shape is set. On the other hand, when the amount of exhaust discharged from the engine 41 decreases, exhaust gas is blown from only the first scroll passage 27 to the turbine wheel 11, so that the throat area is set in a relatively small range Y. By increasing the flow rate of the exhaust gas flowing through the throat portion, the exhaust energy can be efficiently recovered and the decrease in turbine efficiency can be suppressed.

上記実施形態のターボチャージャによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、タービンホイール１１の範囲Ｙのスロート部には第１スクロール流路２７のノズル２７ａから流入する排気ガスのみが流れるため、範囲Ｙの流路面積を範囲Ｘの流路面積よりも小さくすることができ、範囲Ｙに形成される羽根枚数（１０枚）を範囲Ｘに形成される羽根枚数（５枚）よりも多くすることができる。このため、範囲Ｙにおいては、羽根の正圧面側と負圧面側との圧力差を減少させて羽根に加わる負荷分布を減少させることができる。 According to the turbocharger of the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above embodiment, only the exhaust gas flowing from the nozzle 27a of the first scroll flow path 27 flows through the throat portion of the range Y of the turbine wheel 11, so the flow area of the range Y is reduced to the flow path of the range X. The number of blades formed in the range Y (10 sheets) can be made larger than the number of blades formed in the range X (5 sheets). For this reason, in the range Y, the load difference applied to the blades can be reduced by reducing the pressure difference between the pressure surface side and the suction surface side of the blades.

一方、タービンホイール１１の範囲Ｘのスロート部には第１スクロール流路２７のノズル２７ａ及び第２スクロール流路２８のノズル２８ａから流入する排気ガスが流れるため、羽根枚数を減らすことで総スロート面積Ａ１を増加させて排気ガスがチョークすることを抑制することができる。また、範囲Ｘにおいて羽根枚数が減少することから、排気ガスと羽根１５の表面との摩擦による圧力損失を抑えることができる。   On the other hand, since exhaust gas flowing in from the nozzle 27a of the first scroll passage 27 and the nozzle 28a of the second scroll passage 28 flows in the throat portion of the range X of the turbine wheel 11, the total throat area can be reduced by reducing the number of blades. It is possible to suppress choking of the exhaust gas by increasing A1. Further, since the number of blades decreases in the range X, pressure loss due to friction between the exhaust gas and the surface of the blade 15 can be suppressed.

これにより、タービンホイールの羽根の全てが全翼の羽根で形成される（例えば８枚の全翼の羽根で形成される）ような場合に比べて、排気ガスの排気エネルギを効率よく回収することができるので、タービン効率を向上させることができる。また、タービンホイール１１の範囲Ｘ及び範囲Ｙのスロート面積は、それぞれの範囲を通過する排気ガスの最大流量に基づいて設定されているため、タービンホイール１１に供給される排気量が増加しても、チョークの発生等を防止してタービン効率の低下を抑制することができる。   As a result, the exhaust energy of the exhaust gas can be recovered more efficiently than when all the blades of the turbine wheel are formed by the blades of all blades (for example, formed by the blades of eight blades). Therefore, turbine efficiency can be improved. Further, since the throat area of the range X and the range Y of the turbine wheel 11 is set based on the maximum flow rate of the exhaust gas passing through each range, even if the exhaust amount supplied to the turbine wheel 11 increases. Further, it is possible to prevent the generation of choke and the like and suppress the decrease in turbine efficiency.

（２）上記実施形態では、タービンホイール１１の範囲Ｘの羽根枚数を範囲Ｙに形成される羽根枚数よりも少なくしているため、タービンホイール１１の慣性モーメントを低減するような構成をとることができる。このため、タービンホイール１１のレスポンスを向上させてターボチャージャ１の過渡特性を向上させることができる。   (2) In the above embodiment, since the number of blades in the range X of the turbine wheel 11 is smaller than the number of blades formed in the range Y, a configuration that reduces the moment of inertia of the turbine wheel 11 may be taken. it can. For this reason, the response of the turbine wheel 11 can be improved and the transient characteristics of the turbocharger 1 can be improved.

（３）上記実施形態では、タービンホイール１１の第２流入部１３において、ノズル２７ａから矢印ｃ４方向に吹き付けられる排気ガスが、ノズル２７ａから流入して矢印ｃ２方向に流れる排気ガスと合流する。このとき、ノズル２７ａから流入する排気ガスとノズル２８ａから流入する排気ガスとが衝突するが、範囲Ｘのスロート面積ａ１は範囲Ｙのスロート面積ａ２よりも大きく設定されているため、排気ガス同士の衝突による流れの干渉を緩和しつつ、排気ガスの圧力損失を抑えるような態様で排気ガスを合流させることができる。   (3) In the above embodiment, in the second inflow portion 13 of the turbine wheel 11, the exhaust gas blown from the nozzle 27a in the direction of the arrow c4 merges with the exhaust gas flowing in from the nozzle 27a and flowing in the direction of the arrow c2. At this time, the exhaust gas flowing in from the nozzle 27a and the exhaust gas flowing in from the nozzle 28a collide, but the throat area a1 in the range X is set larger than the throat area a2 in the range Y. The exhaust gas can be merged in such a manner as to suppress the pressure loss of the exhaust gas while alleviating the interference of the flow due to the collision.

（４）上記実施形態では、第１スクロール流路２７及び第２スクロール流路２８には、タービンホイール１１に排気ガスを吹き付けるためのノズル２７ａ，２８ａが設けられるため、タービンホイール１１に吹き付けられる排気ガスの流速を速めて、タービン効率の向上を図ることができる。   (4) In the above embodiment, the first scroll passage 27 and the second scroll passage 28 are provided with the nozzles 27a, 28a for blowing exhaust gas to the turbine wheel 11, and therefore the exhaust blown to the turbine wheel 11. The gas flow rate can be increased to improve turbine efficiency.

（５）上記実施形態では、タービンホイール１１の範囲Ｘにおけるスロート面積ａ１は、タービンホイール１１の範囲Ｙにおけるスロート面積ａ２よりも大きくなるように形成される。このため、第２流入部１３において第２スクロール流路から排気ガスが合流することにより排気ガスの流量が増加するにもかかわらず、範囲Ｘにおいて排気ガスの流れが大きく絞られてチョークしてしまうといった状況を回避することができる。   (5) In the above embodiment, the throat area a1 in the range X of the turbine wheel 11 is formed to be larger than the throat area a2 in the range Y of the turbine wheel 11. For this reason, in the second inflow portion 13, the exhaust gas flows from the second scroll flow path and the flow rate of the exhaust gas increases, but the flow of the exhaust gas is greatly choked and choked in the range X. Such a situation can be avoided.

（６）上記実施形態では、タービンホイール１１の範囲Ｘにおける総スロート面積Ａ１は、タービンホイール１１の範囲Ｙにおける総スロート面積Ａ２よりも大きくなるように形成される。このため、第２流入部１３において第２スクロール流路２８から流入する排気ガスが合流しても、排気ガスの増加分に対する流路面積を確保するように構成することができ、第２流入部１３から下流側において排気ガスの流れが大きく絞られてチョークしてしまうことを抑えることができる。   (6) In the above embodiment, the total throat area A1 in the range X of the turbine wheel 11 is formed to be larger than the total throat area A2 in the range Y of the turbine wheel 11. For this reason, even if the exhaust gas flowing in from the second scroll flow passage 28 merges in the second inflow portion 13, it can be configured to secure a flow passage area with respect to the increased amount of the exhaust gas. It is possible to prevent the exhaust gas flow from being greatly throttled on the downstream side from 13 and choking.

（７）上記実施形態では、第２スクロール流路２８の上流側には、排気導入口２２から第２スクロール流路２８に導かれる排気ガスの流量を調整するための制御弁２９が設けられる。このため、エンジン４１から排出される排気量や機関運転状態に応じて、第２スクロール流路２８に導かれる排気ガスの流量を調整し、ターボチャージャ１の過給特性を変更することができる。例えば、エンジン４１から排出される排気量が少なくなる低速低負荷運転時等には、制御弁２９の開度を小さく設定して第２スクロール流路２８から流入する排気量を減少させることにより、第１スクロール流路２７から流入する排気量を増加させてタービンホイール１１の範囲Ｙを流れる排気ガスの流量の減少を抑えることができる。これにより、エンジン４１から排出される排気量が少ない場合においても、多くの排気ガスをタービンホイール１１の上流側から下流側に亘って流すことができ、排気エネルギを極力多く回収することでタービン効率の向上を図ることができる。   (7) In the above embodiment, the control valve 29 for adjusting the flow rate of the exhaust gas led from the exhaust inlet 22 to the second scroll passage 28 is provided on the upstream side of the second scroll passage 28. For this reason, the supercharging characteristic of the turbocharger 1 can be changed by adjusting the flow rate of the exhaust gas guided to the second scroll passage 28 according to the exhaust amount discharged from the engine 41 and the engine operating state. For example, at the time of low speed and low load operation in which the exhaust amount discharged from the engine 41 is reduced, the opening amount of the control valve 29 is set small to reduce the exhaust amount flowing from the second scroll passage 28, It is possible to suppress the decrease in the flow rate of the exhaust gas flowing through the range Y of the turbine wheel 11 by increasing the exhaust amount flowing from the first scroll flow path 27. As a result, even when the amount of exhaust discharged from the engine 41 is small, a large amount of exhaust gas can flow from the upstream side to the downstream side of the turbine wheel 11, and the turbine efficiency is recovered by collecting as much exhaust energy as possible. Can be improved.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、タービンホイール１１の羽根１４は、全翼の羽根１５の枚数を５枚とし、半翼の羽根１６の枚数を５枚として構成しているが、エンジン４１の排気特性やタービンホイール１１の形状等に応じて、他の羽根枚数に変更してもよい。 In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the blades 14 of the turbine wheel 11 are configured such that the number of blades 15 of all blades is five and the number of blades 16 of half blades is five. However, the exhaust characteristics of the engine 41 and the turbine Depending on the shape of the wheel 11 and the like, the number of blades may be changed.

・上記実施形態では、タービンホイール１１の羽根１４は、全翼の羽根１５と半翼の羽根１６とが交互に等間隔に形成されているが、隣接する全翼の羽根１５の間に半翼の羽根１６を複数枚設けるようにしてもよいし、隣接する半翼の羽根１６の間に全翼の羽根１５を複数枚設けるようにしてもよい。また、タービンホイール１１の羽根１４は、等間隔に形成されていなくてもよい。   In the above embodiment, the blades 14 of the turbine wheel 11 are formed such that the blades 15 of the full blades and the blades 16 of the half blades are alternately formed at equal intervals. A plurality of blades 16 may be provided, or a plurality of full blades 15 may be provided between adjacent half blades 16. Further, the blades 14 of the turbine wheel 11 may not be formed at equal intervals.

・上記実施形態では、タービンホイール１１の羽根１４は、全翼の羽根１５と半翼の羽根１６とにより構成されているが、タービンホイール１１の範囲Ｘに設けられる羽根枚数が、範囲Ｙに設けられる羽根枚数よりも少なくなるように構成されていれば、他の態様で羽根が形成されていてもよい。例えば、タービンホイール１１の範囲Ｘと範囲Ｙとにおいて、個々に半翼の羽根が設けられるように構成してもよい。   In the above embodiment, the blades 14 of the turbine wheel 11 are constituted by the blades 15 of the full blades and the blades 16 of the half blades, but the number of blades provided in the range X of the turbine wheel 11 is provided in the range Y. As long as it is comprised so that it may become fewer than the number of blades formed, the blade | wing may be formed in the other aspect. For example, in the range X and the range Y of the turbine wheel 11, half blades may be provided individually.

・上記実施形態では、第１スクロール流路２７及び第２スクロール流路２８のノズル２７ａ，２８ａは、開口面積が一定の固定ノズルであるが、開口面積を変更してタービンホイール１１に吹き付けられる排気ガスの流速を可変とする可変ノズルに変更してもよい。このように構成すると、ターボチャージャ１の過給特性を様々な態様に変更することができる。   In the above embodiment, the nozzles 27a and 28a of the first scroll passage 27 and the second scroll passage 28 are fixed nozzles having a constant opening area. However, the exhaust gas blown to the turbine wheel 11 by changing the opening area. You may change to the variable nozzle which makes the flow rate of gas variable. If comprised in this way, the supercharging characteristic of the turbocharger 1 can be changed into various aspects.

・上記実施形態では、第１スクロール流路２７及び第２スクロール流路２８にノズル２７ａ，２８ａを設けているが、ノズル２７ａ，２８ａを設けない構成にしてもよい。ノズルを介さずにタービンホイール１１に排気ガスを吹き付けるようにしても、タービン効率の向上を図ることができるという本発明の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the nozzles 27a and 28a are provided in the first scroll channel 27 and the second scroll channel 28, but the nozzles 27a and 28a may be omitted. Even if the exhaust gas is blown onto the turbine wheel 11 without passing through the nozzle, the effect of the present invention that the turbine efficiency can be improved can be obtained.

・上記実施形態では、第２スクロール流路２８の上流側に、第２スクロール流路２８に導かれる排気ガスの流量を調整するための制御弁２９が設けられているが、第１スクロール流路２７にも、第１スクロール流路２７に導かれる排気ガスの流量を調整するための機構を配置してもよい。   In the above embodiment, the control valve 29 for adjusting the flow rate of the exhaust gas guided to the second scroll flow path 28 is provided on the upstream side of the second scroll flow path 28, but the first scroll flow path 27 may be provided with a mechanism for adjusting the flow rate of the exhaust gas guided to the first scroll passage 27.

・上記実施形態では、エンジン４１から排出される全ての排気ガスをタービンホイール１１に導くようにしているが、タービンホイール１１の上流側と下流側とを連通するバイパス通路を設けて、タービンホイール１１に供給される排気量を調整することで過給圧を制御するように構成してもよい。   In the above embodiment, all exhaust gas discharged from the engine 41 is guided to the turbine wheel 11, but a bypass passage that communicates the upstream side and the downstream side of the turbine wheel 11 is provided, and the turbine wheel 11 is provided. You may comprise so that a supercharging pressure may be controlled by adjusting the exhaust_gas | exhaustion amount supplied to.

ターボチャージャのタービン側の部分断面図及びその周辺の構成図。The fragmentary sectional view by the side of the turbine of a turbocharger, and the block diagram of the periphery. タービンホイールの側面図。The side view of a turbine wheel. 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the BB line of FIG. タービンホイールの羽根の周辺の部分断面図。The fragmentary sectional view of the periphery of the blade | wing of a turbine wheel. タービンホイールの羽根の周辺の部分断面図。The fragmentary sectional view of the periphery of the blade | wing of a turbine wheel.

符号の説明Explanation of symbols

１…ターボチャージャ、１１…タービンホイール、１２…第１流入部、１３…第２流入部、１４…羽根、１５…全翼の羽根、１６…半翼の羽根、２１…タービンハウジング、２２…排気導入口、２３…排気排出口、２４…スクロール流路、２５…タービンホイール室、２６…隔壁、２７…第１スクロール流路、２８…第２スクロール流路、２９…制御弁、３０…アクチュエータ、４１…エンジン、５１…ＥＣＵ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbocharger, 11 ... Turbine wheel, 12 ... 1st inflow part, 13 ... 2nd inflow part, 14 ... Blade | wing, 15 ... All blade | wing, 16 ... Half blade | wing, 21 ... Turbine housing, 22 ... Exhaust Inlet port, 23 ... Exhaust outlet port, 24 ... Scroll channel, 25 ... Turbine wheel chamber, 26 ... Partition, 27 ... First scroll channel, 28 ... Second scroll channel, 29 ... Control valve, 30 ... Actuator, 41 ... Engine, 51 ... ECU.

Claims (6)

複数枚の羽根を有するタービンホイールと、同タービンホイールを収容するタービンハウジングと、同タービンハウジングに形成されたスクロール流路とを備え、内燃機関から排出される排気ガスを前記スクロール流路を通じて前記タービンホイールの外周から吹き付けて軸心方向に流出させることで前記タービンホイールを回転駆動するターボチャージャにおいて、
前記スクロール流路は、前記タービンホイールの第１流入部に排気ガスを流入させる第１スクロール流路と、第１流入部の軸心方向下流側に設けられる前記タービンホイールの第２流入部に排気ガスを流入させる第２スクロール流路とに分割され、
前記タービンホイールは、第２流入部から下流側に設けられる羽根枚数が、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根枚数よりも少なくなるように構成される
ことを特徴とするターボチャージャ。 A turbine wheel having a plurality of blades, a turbine housing that houses the turbine wheel, and a scroll passage formed in the turbine housing, and exhaust gas discharged from an internal combustion engine through the scroll passage. In the turbocharger that rotationally drives the turbine wheel by spraying from the outer periphery of the wheel and flowing out in the axial direction,
The scroll flow path is exhausted to a first scroll flow path for allowing exhaust gas to flow into the first inflow portion of the turbine wheel and to a second inflow portion of the turbine wheel provided on the downstream side in the axial direction of the first inflow portion. Divided into a second scroll flow path through which gas flows,
The turbocharger is configured so that the number of blades provided downstream from the second inflow portion is smaller than the number of blades provided upstream from the second inflow portion. 請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
前記スクロール流路には、前記タービンホイールに排気ガスを吹き付けるためのノズルが設けられる
ことを特徴とするターボチャージャ。 The turbocharger according to claim 1,
The turbocharger, wherein the scroll passage is provided with a nozzle for blowing exhaust gas to the turbine wheel. 請求項１又は２に記載のターボチャージャにおいて、
前記タービンホイールは、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根のうちいずれか複数枚の羽根が第２流入部の下流側に延設される
ことを特徴とするターボチャージャ。 The turbocharger according to claim 1 or 2,
The turbine wheel is characterized in that any one of a plurality of blades provided on the upstream side of the second inflow portion extends downstream from the second inflow portion. 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、
前記タービンホイールの隣接する羽根の間のスロートは、第２流入部から下流側におけるスロート面積が、第２流入部よりも上流側におけるスロート面積よりも大きくなるように形成される
ことを特徴とするターボチャージャ。 In the turbocharger as described in any one of Claims 1-3,
The throat between adjacent blades of the turbine wheel is formed such that the throat area on the downstream side from the second inflow portion is larger than the throat area on the upstream side from the second inflow portion. Turbocharger. 請求項４に記載のターボチャージャにおいて、
第２流入部から下流側における総スロート面積は、第２流入部よりも上流側における総スロート面積よりも大きい
ことを特徴とするターボチャージャ。 The turbocharger according to claim 4, wherein
The turbocharger characterized in that the total throat area on the downstream side from the second inflow portion is larger than the total throat area on the upstream side from the second inflow portion. 第２スクロール流路から前記タービンホイールに流入する排気ガスの流量を調整する流入量調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャ。   The turbocharger according to any one of claims 1 to 5, further comprising inflow amount adjusting means for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing into the turbine wheel from a second scroll passage.
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