JP2015059451A - Variable oil feed mechanism of turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャの可変給油機構に関するものである。 The present invention relates to a variable oil supply mechanism for a turbocharger.
図５はターボチャージャの一般的な構造を示すもので、ここに図示しているターボチャージャ１では、タービン翼車２とコンプレッサ翼車３とが軸４により連結され且つ該軸４がセンターハウジング５により回動自在に軸支されており、前記タービン翼車２が前記センターハウジング５に組み付けられるタービンハウジング６内に収容され、前記コンプレッサ翼車３が前記センターハウジング５に組み付けられるコンプレッサハウジング７内に収容されている。
FIG. 5 shows a general structure of a turbocharger. In the turbocharger 1 shown here, a
前記タービンハウジング６内には、タービン翼車２の外周を取り囲むようにタービンスクロール８が形成されており、該タービンスクロール８に対し図示しない排気ガス入口を介し接線方向から導入された排気ガス９により前記タービン翼車２が回転駆動されるようになっており、該タービン翼車２を駆動し終えた排気ガス９は、排気ガス出口１０へ向け軸心方向に抜き出されるようになっている。
A
一方、前記コンプレッサハウジング７内には、コンプレッサ翼車３の外周を取り囲むようにコンプレッサスクロール１１が形成されており、前記タービン翼車２の回転に従動して回転する前記コンプレッサ翼車３により空気入口１２を介し軸心方向から取り込まれた吸気１３が圧縮されて前記コンプレッサスクロール１１へと押し出され、該コンプレッサスクロール１１から図示しない圧縮空気出口へ送り出されるようになっている。
On the other hand, a
斯かるターボチャージャ１においては、タービン翼車２とコンプレッサ翼車３とを連結している軸４がフローティングメタル１４（軸受部）により軸支されるようになっており、オイルパン１５からオイルポンプ１６により汲み上げられてオイルクーラ１７で冷却された潤滑油１８を前記フローティングメタル１４に対し油経路１９を介して潤滑油１８が供給されるようになっている。
In such a turbocharger 1, the shaft 4 connecting the
ここで、前記油経路１９は、前記センターハウジング５内に穿設された給油路２０と、前記センターハウジング５外に配設された給油パイプ２１とにより構成されており、該給油パイプ２１の終端部に形成した環状部２２をジョイントボルト２３を介し前記給油路２０に締結し、前記ジョイントボルト２３の内部に穿設したオリフィス２４を通して前記環状部２２から前記給油路２０へ潤滑油１８を送り込むようにしている。
Here, the
また、フローティングメタル１４の油切りメカニズムは、その軸受部分と軸４との隙間から排出された潤滑油１８を軸４の遠心力によりオイル排出ポート２５に弾き飛ばし、タービン翼車２やコンプレッサ翼車３の方に漏れ出る前にオイルパン１５へ戻すようになっている。
Further, the oil draining mechanism of the
尚、本発明に関連する先行技術文献情報として例えば下記の特許文献１等がある。 Incidentally, as prior art document information related to the present invention, there is, for example, the following Patent Document 1.
しかしながら、従来のターボチャージャ１においては、エンジン駆動のオイルポンプ１６により送り込まれる給油量をジョイントボルト２３のオリフィス２４により絞り込んで適正化するようにしていたため、全ての運転領域で支障が生じないように適正化することが難しいという問題があった。
However, in the conventional turbocharger 1, the amount of oil supplied by the engine-driven
即ち、高負荷運転時においては、ターボチャージャ１の軸４の摩耗や焼き付きの発生を確実に防止し得るよう給油量を多くする必要があるが、高負荷運転時に十分な給油量が確保できるようにオリフィス２４の口径を設定すれば、低負荷運転時に給油過剰を招き易くなって、潤滑油１８を過剰に消費してしまったり、タービン側に油漏れが生じることによる白煙発生を招いたり、ターボチャージャ１の軸４へのオイル炭化物の堆積による性能低下等を招いたりする虞れが高まってしまう。
That is, during high load operation, it is necessary to increase the amount of oil supply so as to reliably prevent the shaft 4 of the turbocharger 1 from being worn or seized. However, a sufficient amount of oil supply can be ensured during high load operation. If the diameter of the
一方、これとは逆に、低負荷運転時においては、前述の如き潤滑油１８の過剰な消費や油漏れによる白煙発生、ターボチャージャ１の軸４へのオイル炭化物の堆積による性能低下等を確実に防止し得るよう給油量を抑制する必要があるが、低負荷運転時に適当な給油量に抑制できるようにオリフィス２４の口径を設定すれば、今度は高負荷運転時に給油不足を招き易くなって、ターボチャージャ１の軸４を摩耗したり、該軸４の焼き付きを発生したりする虞れが高まる結果となる。
On the other hand, during low load operation, on the other hand, excessive consumption of the lubricating
しかも、以上は常温時における通常の運転状態について述べたものであるが、低温始動時にあっては、潤滑油１８の粘性が高いことから圧力損失が大きくなってしまうので、特に常温での低負荷運転時に合わせて適当な給油量に抑制できるようにオリフィス２４の口径を設定しておくと、低温始動時に必要な給油量を送り込めなくなって給油不足に陥り易くなる。
In addition, the above describes the normal operating state at normal temperature, but at low temperature start, the viscosity of the lubricating
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、エンジンの運転条件に関わらず常に適正な給油量を保ち得るターボチャージャの可変給油機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable oil supply mechanism of a turbocharger that can always maintain an appropriate oil supply amount regardless of engine operating conditions.
本発明は、タービン翼車とコンプレッサ翼車とを連結する軸の軸受部に対し潤滑油を供給する油経路に給油量を調整する油量調整弁を設け、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に前記油量調整弁により給油量を増加し得るように構成したことを特徴とするターボチャージャの可変給油機構、に係るものである。 The present invention is provided with an oil amount adjusting valve for adjusting the amount of oil supplied to an oil path for supplying lubricating oil to a bearing portion of a shaft connecting a turbine impeller and a compressor impeller, and the generated oil pressure on the engine side is a predetermined pressure. The present invention relates to a variable oil supply mechanism for a turbocharger, wherein the oil supply amount can be increased by the oil amount adjustment valve when the above is reached.
而して、このようにした場合、常温での高負荷運転時にエンジン回転数が上昇してターボチャージャの軸受部への給油が多く必要となると、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となって油量調整弁により給油量が増加されるので、給油不足を招かないよう十分な給油量が確保され、ターボチャージャの軸受部に対し良好に潤滑が行われることになる。 Thus, in this case, if the engine speed increases during heavy load operation at room temperature and a large amount of oil is required for the bearing portion of the turbocharger, the hydraulic pressure generated on the engine side becomes a predetermined pressure or more. Since the oil supply amount is increased by the oil amount adjusting valve, a sufficient oil supply amount is secured so as not to cause a shortage of oil supply, and the bearing portion of the turbocharger is lubricated well.
一方、常温での低負荷運転時にエンジン回転数が下降してターボチャージャの軸受部への給油が少なくて済む状態になると、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなって油量調整弁により給油量が増加前の状態に戻されるので、給油過剰を招かないよう適当な給油量に抑制され、ターボチャージャの軸受部に対し過剰な潤滑が抑えられることになる。 On the other hand, if the engine speed decreases during low-load operation at room temperature and less oil is supplied to the turbocharger bearing, the hydraulic pressure generated on the engine side becomes lower than the specified pressure and the oil amount adjustment valve Since the oil supply amount is returned to the state before the increase, the oil supply amount is suppressed to an appropriate oil supply amount so as not to cause excessive oil supply, and excessive lubrication is suppressed for the bearing portion of the turbocharger.
しかも、低温始動時に潤滑油の粘性が高いために圧力損失が大きくなって給油不足に陥り易い状態になると、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となって油量調整弁により給油量が増加されるので、給油不足を招かないよう十分な給油量が確保されることになる。 Moreover, if the viscosity of the lubricating oil is high at low temperature start and the pressure loss becomes large and the engine is likely to run out of oil supply, the oil pressure generated on the engine side will exceed the specified pressure and the oil supply adjustment valve will increase the oil supply amount. Therefore, a sufficient amount of oil supply is secured so as not to cause a shortage of oil supply.
また、本発明においては、油量調整弁がエンジン側での発生油圧を作動圧として機械的に流路断面積を拡張し得るように構成されていることが好ましく、このようにすれば、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に油量調整弁の流路断面積が機械的に拡張されて給油量が増加する一方、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなった時に油量調整弁の流路断面積が元に戻って給油量が抑制される。 Further, in the present invention, it is preferable that the oil amount adjustment valve is configured to be able to mechanically expand the cross-sectional area of the flow path using the generated hydraulic pressure on the engine side as the operating pressure. When the generated hydraulic pressure on the engine side exceeds the predetermined pressure, the cross-sectional area of the oil amount adjusting valve is mechanically expanded to increase the amount of oil supply, while the generated hydraulic pressure on the engine side becomes lower than the predetermined pressure. The flow passage cross-sectional area of the oil amount adjusting valve returns to the original, and the oil supply amount is suppressed.
更に、エンジン側での発生油圧を作動圧として機械的に流路断面積を拡張し得るように油量調整弁を構成するにあたっては、例えば、ターボチャージャの軸受部への給油量を絞り込む第一のオリフィスを備えた弁体と、前記第一のオリフィスより大きな流路断面積を有するように第二のオリフィスを貫通形成し且つ前記弁体を移動自在に収容して該弁体の着座により前記第二のオリフィスが閉塞して前記第一のオリフィスのみが開通するように構成した弁ハウジングと、該弁ハウジング内に収容されて前記弁体を前記第二のオリフィスを閉塞可能な着座位置に付勢するスプリングとにより油量調整弁を構成し、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に前記弁体が前記スプリングの付勢力に抗して着座位置から離間することで前記第二のオリフィスが開通するように設定すると良い。 Furthermore, when configuring the oil amount adjusting valve so that the flow passage cross-sectional area can be mechanically expanded using the hydraulic pressure generated on the engine side as the operating pressure, for example, the first step is to reduce the amount of oil supplied to the bearing portion of the turbocharger. A valve body provided with an orifice, and a second orifice penetrating through the second orifice so as to have a larger flow path cross-sectional area than the first orifice, and the valve body is movably accommodated and seated by the valve body. A valve housing configured such that the second orifice is closed and only the first orifice is opened, and the valve body is accommodated in the valve housing and attached to a seating position where the second orifice can be closed. An oil amount adjusting valve is constituted by the spring to be energized, and when the hydraulic pressure generated on the engine side exceeds a predetermined pressure, the valve body is separated from the seating position against the urging force of the spring. Orifice may be set to open.
上記した本発明のターボチャージャの可変給油機構によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the variable oil supply mechanism of the turbocharger of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
（Ｉ）本発明の請求項１に係る発明によれば、常温での高負荷運転時にエンジン回転数が上昇してターボチャージャの軸受部への給油が多く必要となったり、低温始動時に潤滑油の粘性が高いために圧力損失が大きくなって給油不足に陥り易い状態になった場合に、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となることを利用して油量調整弁により給油量を増加することができるので、給油不足を招かないよう十分な給油量を確保することができて、ターボチャージャの軸の摩耗や焼き付きの発生を防止することができ、しかも、常温での低負荷運転時にエンジン回転数が下降してターボチャージャの軸受部への給油が少なくて済む状態になった場合には、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなることを利用して油量調整弁により給油量を増加前の状態に戻すことができるので、給油過剰を招かないよう適当な給油量に抑制することができて、潤滑油の過剰な消費や油漏れによる白煙発生、ターボチャージャの軸へのオイル炭化物の堆積による性能低下等を防止することができる。 (I) According to the invention according to claim 1 of the present invention, the engine speed increases during high load operation at room temperature, and a large amount of oil must be supplied to the bearing portion of the turbocharger. When the pressure loss increases due to the high viscosity of the oil and it becomes easy to fall short of oil supply, the oil amount adjustment valve increases the oil supply amount by utilizing the fact that the oil pressure generated on the engine side exceeds the predetermined pressure Therefore, it is possible to secure a sufficient amount of oiling so as not to cause a shortage of oiling, to prevent the turbocharger shaft from being worn or seized, and at the time of low load operation at room temperature. When the engine speed drops and the oil supply to the bearings of the turbocharger is reduced, the oil pressure adjustment valve is used to supply oil using the fact that the oil pressure generated on the engine side is lower than the predetermined pressure. Amount Since it can be returned to its original state, it can be controlled to an appropriate amount of oil so as not to cause excessive lubrication, excessive consumption of lubricating oil, generation of white smoke due to oil leakage, oil to the shaft of the turbocharger It is possible to prevent performance degradation due to the accumulation of carbide.
（ＩＩ）本発明の請求項２、３に係る発明によれば、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に油量調整弁の流路断面積を機械的に拡張させて給油量を増加することができ、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなった時には油量調整弁の流路断面積を元に戻して給油量を抑制することができるので、エンジン側での発生油圧に即応した油量調整弁の作動を実現することができる。
(II) According to the inventions according to
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示しているターボチャージャ１では、先に説明した図の従来例と略同様の全体構成を有しているが、フローティングメタル１４（軸受部）に対し潤滑油１８を供給するための油経路１９を構成する給油路２０と給油パイプ２１との間に、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に給油量を増加する油量調整弁２６が設けられているところが特徴となっており、この油量調整弁２６は、以下に詳述する通り、エンジン側での発生油圧を作動圧として機械的に流路断面積を拡張し得るように構成されている。
FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. The turbocharger 1 shown here has an overall configuration substantially the same as that of the conventional example shown in FIG. 14 (bearing portion) between the
即ち、図２及び図３に拡大して示す如く、前記油量調整弁２６は、フローティングメタル１４（図１参照）への給油量を絞り込むオリフィス２７（第一のオリフィス）を備えた弁体２８と、前記オリフィス２７より大きな流路断面積を有するようにオリフィス２９（第二のオリフィス）を貫通形成し且つ前記弁体２８を移動自在に収容して該弁体２８の着座により前記オリフィス２９が閉塞して前記オリフィス２７のみが開通するように構成した弁ハウジング３０と、該弁ハウジング３０内に収容されて前記弁体２８を前記オリフィス２９を閉塞可能な着座位置に付勢するスプリング３１とにより構成されるようになっている。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3 in an enlarged manner, the oil
ここで、前記弁ハウジング３０内に貫通形成されるオリフィス２９は、給油パイプ２１（図１参照）からの潤滑油１８を受け入れる給油入口３２に対し弁体２８をスプリング３１で押し付けられて閉塞されるようになっており、図４に示す如く、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に前記弁体２８が前記スプリング３１の付勢力に抗して着座位置から離間することで前記オリフィス２９（給油入口３２）が開通するように設定されている。
Here, the
尚、弁体２８の外周面と弁ハウジング３０の内周面との間には、所要のクリアランスが確保されており、前記弁体２８が着座位置から離間した状態において、前記クリアランスを流路として潤滑油１８が前記弁体２８周囲を流れるようになっており、その流路断面積は、前記弁体２８のオリフィス２７の流路断面積分も含めて前記給油入口３２の流路断面積と略等しくなるようにしてあり、また、弁ハウジング３０内から給油路２０（図１参照）へ潤滑油１８を送り出す給油出口３３の流路断面積も前記給油入口３２の流路断面積と略等しくなるようにしてある。
A required clearance is secured between the outer peripheral surface of the
そして、この弁ハウジング３０内に貫通形成されるオリフィス２９の流路断面積は、常温での高負荷運転時においても、ターボチャージャ１の軸４の摩耗や焼き付きの発生を確実に防止し得る十分な給油量が確保できるように適切に設定されており、また、前記弁体２８のオリフィス２７の流路断面積は、常温での低負荷運転時においても、潤滑油１８の過剰な消費や油漏れによる白煙発生、ターボチャージャ１の軸４へのオイル炭化物の堆積による性能低下等を確実に防止し得る適当な給油量に抑制できるように適切に設定されている。
The flow passage cross-sectional area of the
また、前記弁体２８の外周面における周方向複数箇所には、その軸心方向に延びるガイド溝３４が形成されていると共に、前記弁ハウジング３０の内周面における周方向複数箇所には、その軸心方向に延びるガイドリブ３５が前記弁体２８の各ガイド溝３４に対し摺動自在に係合するように設けられており、前記弁体２８の給油入口３２に対する当接・離間の作動時に弁ハウジング３０と同心状の配置を保ったまま安定した姿勢で前記弁体２８が移動し得るようにしてある。
Further, guide
而して、このようにした場合、常温での高負荷運転時にエンジン回転数が上昇してターボチャージャ１のフローティングメタル１４への給油が多く必要となると、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となり、弁体２８が前記スプリング３１の付勢力に抗して着座位置から離間することで前記オリフィス２９（給油入口３２）が開通し、該オリフィス２９と前記弁体２８のオリフィス２７の両方が開通することで給油量が増加されるので、給油不足を招かないよう十分な給油量が確保されることになり、ターボチャージャ１のフローティングメタル１４に対し良好に潤滑が行われる。
Thus, in this case, when the engine speed increases during heavy load operation at room temperature and a large amount of oil is required to be supplied to the floating
一方、常温での低負荷運転時にエンジン回転数が下降してターボチャージャ１のフローティングメタル１４への給油が少なくて済む状態になると、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなり、弁体２８がスプリング３１の付勢力により着座位置に当接することで前記オリフィス２９（給油入口３２）が閉塞し、前記オリフィス２７のみが開通することで給油量が増加前の状態に戻されるので、給油過剰を招かないよう適当な給油量に抑制されることになり、ターボチャージャ１のフローティングメタル１４に対し過剰な潤滑が抑えられる。
On the other hand, when the engine speed decreases during low load operation at room temperature and the amount of oil supplied to the floating
しかも、低温始動時に潤滑油１８の粘性が高いために圧力損失が大きくなって給油不足に陥り易い状態になると、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となり、弁体２８が前記スプリング３１の付勢力に抗して着座位置から離間することで前記オリフィス２９（給油入口３２）が開通し、該オリフィス２９と前記弁体２８のオリフィス２７の両方が開通することで給油量が増加されるので、給油不足を招かないよう十分な給油量が確保されることになる。
In addition, if the pressure of the lubricating
従って、上記形態例によれば、常温での高負荷運転時にエンジン回転数が上昇してターボチャージャ１のフローティングメタル１４への給油が多く必要となったり、低温始動時に潤滑油１８の粘性が高いために圧力損失が大きくなって給油不足に陥り易い状態になった場合に、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となることを利用して油量調整弁２６により給油量を増加することができるので、給油不足を招かないよう十分な給油量を確保することができて、ターボチャージャ１の軸の摩耗や焼き付きの発生を防止することができ、しかも、常温での低負荷運転時にエンジン回転数が下降してターボチャージャ１のフローティングメタル１４への給油が少なくて済む状態になった場合には、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなることを利用して油量調整弁２６により給油量を増加前の状態に戻すことができるので、給油過剰を招かないよう適当な給油量に抑制することができて、潤滑油１８の過剰な消費や油漏れによる白煙発生、ターボチャージャ１の軸へのオイル炭化物の堆積による性能低下等を防止することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the engine speed increases during high load operation at room temperature, and a lot of oil is required to be supplied to the floating
また、油量調整弁２６がエンジン側での発生油圧を作動圧として機械的に流路断面積を拡張し得るように構成しているので、エンジン側での発生油圧が所定圧以上となった時に油量調整弁２６の流路断面積を機械的に拡張させて給油量を増加することができ、エンジン側での発生油圧が所定圧より低くなった時には油量調整弁２６の流路断面積を元に戻して給油量を抑制することができるので、エンジン側での発生油圧に即応した油量調整弁２６の作動を実現することができる。
Further, since the oil
尚、本発明のターボチャージャの可変給油機構は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the variable oil supply mechanism of the turbocharger of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
１ ターボチャージャ
２ タービン翼車
３ コンプレッサ翼車
４ 軸
１４ フローティングメタル（軸受部）
１８ 潤滑油
１９ 油経路
２６ 油量調整弁
２７ オリフィス（第一のオリフィス）
２８ 弁体
２９ オリフィス（第二のオリフィス）
３０ 弁ハウジング
３１ スプリング
18
28
30
Claims (3)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2013192497A JP2015059451A (en) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Variable oil feed mechanism of turbocharger |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5013039U (en) * | 1973-06-04 | 1975-02-10 |
-
2013
- 2013-09-18 JP JP2013192497A patent/JP2015059451A/en active Pending
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5013039U (en) * | 1973-06-04 | 1975-02-10 |
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