JP2021055621A - Exhaust turbo supercharger - Google Patents

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Abstract

To inhibit heat transmission to a turbine housing and prevent enlargement and vibration in an exhaust turbo supercharger in which a heat insulation sleeve is attached to an exhaust gas passage.SOLUTION: A sleeve 31 formed by a metal plate is fitted in a passage opening to the outer side such as an exhaust gas introduction passage 8. Projections 32 elongated in a longitudinal direction of the first sleeve 31 are formed on a lower surface of the first sleeve 31. Thus, even if the sleeve 31 is a half-split type and attached only to a lower half part of the exhaust gas introduction passage 8, high heat insulation effect is attained. A cylindrical second sleeve 36 is attached to a wastegate passage 9. Projections 37 are formed on the second sleeve 36. Thus, a second heat shielding space 38 is formed at the outer side of the second sleeve 36.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本願発明は、アルミ等の軽金属より成るハウジングを備えた排気ターボ過給機に関するものである。 The present invention relates to an exhaust turbocharger including a housing made of a light metal such as aluminum.

排気ターボ過給機は、タービン翼が配置されたタービンスクロール室を有するタービンハウジングを備えている。タービンスクロール室には、タービン翼の軸心と交叉した方向に向かう排気ガス導入通路と、タービン翼の回転軸心方向に向かう排気ガス排出通路とが連通しており、排気ガス流入通路からウエイストゲート通路が分岐している。 The exhaust turbocharger includes a turbine housing with a turbine scroll chamber in which turbine blades are arranged. In the turbine scroll chamber, an exhaust gas introduction passage that crosses the axis of the turbine blade and an exhaust gas discharge passage that faces the direction of the rotation axis of the turbine blade communicate with each other, and the waste gate is connected to the exhaust gas inflow passage. The passage is branched.

そして、排気ターボ過給機の軽量化のために、ハウジングをアルミ製とすることが研究されている。ハウジングをアルミ製にした場合の問題点は、特にタービンハウジングの耐熱性であり、耐熱性を確保するための手段として、特許文献１には、冷却水ジャケットを設けることに加えて又はこれに代えて、排気ガス導入通路や排気ガス排出通路、ウエイストゲート通路に金属板製のスリーブを装着し、スリーブと通路との間に遮熱用の間隙（空隙）を設けることが開示されている。 Then, in order to reduce the weight of the exhaust turbocharger, it is being studied to make the housing made of aluminum. The problem when the housing is made of aluminum is particularly the heat resistance of the turbine housing. As a means for ensuring the heat resistance, Patent Document 1 describes in addition to or instead of providing a cooling water jacket. Therefore, it is disclosed that a sleeve made of a metal plate is attached to an exhaust gas introduction passage, an exhaust gas discharge passage, and a waste gate passage, and a gap (gap) for heat shielding is provided between the sleeve and the passage.

特許文献１では、排気ガスがアルミ製ハウジングの通路内面に直接接触することが抑制されるため、排気ガスからハウジングへの伝熱を抑制できる。従って、水冷式の場合は、排気ガスから冷却水への熱交換量が抑制される。 In Patent Document 1, since it is suppressed that the exhaust gas comes into direct contact with the inner surface of the passage of the aluminum housing, heat transfer from the exhaust gas to the housing can be suppressed. Therefore, in the case of the water-cooled type, the amount of heat exchange from the exhaust gas to the cooling water is suppressed.

特開２０１６−７５２８７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-75287

さて、特許文献１では、スリーブは周方向に連続した筒状になっており、その開口部に設けたフランジをハウジングの固定部に固定し、筒部と通路との間に間隙を形成している。従って、ガス通路が大型化し、延いてはハウジングも大型化するという問題がある（ハウジングが大型化すると、軽量化のためにアルミ製としたことの意味が没却されてしまうし、自動車に搭載するに当たって設計に手間が掛かりやすい。）。 By the way, in Patent Document 1, the sleeve has a tubular shape continuous in the circumferential direction, and the flange provided at the opening thereof is fixed to the fixed portion of the housing to form a gap between the tubular portion and the passage. There is. Therefore, there is a problem that the gas passage becomes large and the housing also becomes large (when the housing becomes large, the meaning of being made of aluminum for weight reduction is lost, and it is installed in an automobile. It is easy to take time and effort to design.)

また、間隙は通路のうち開口部よりも奥の部位を広げることによって形成されているため、ハウジングを鋳造するに当たっては、通路を形成するための中子に、間隙に相当する部分を付加することになるが、かくすると、中子の形態が複雑化するため鋳造に要するコストが嵩むと共に、製造能率も悪くなるという問題もある。 Further, since the gap is formed by widening the portion of the passage deeper than the opening, when casting the housing, a portion corresponding to the gap should be added to the core for forming the passage. However, in this case, since the form of the core becomes complicated, the cost required for casting increases, and there is also a problem that the manufacturing efficiency deteriorates.

更に、特許文献１では、スリーブは、その縁部に設けたフランジのみがハウジングの固定部に固定されているに過ぎず、いわば、片持ち梁の状態でハウジングに取り付けられているため、機関の振動や排気ガスの脈動によって振動し、騒音が発生したり破断しやすくなったりすることが懸念される。また、スリーブの筒部は通路に接触していないため、スリーブからハウジングへの伝熱性は過剰に低くなっており、このため、スリーブが過剰昇温して溶損するおそれも懸念される。 Further, in Patent Document 1, only the flange provided at the edge of the sleeve is fixed to the fixing portion of the housing, so to speak, the sleeve is attached to the housing in the state of a cantilever, so that the engine There is a concern that vibration may occur due to vibration or pulsation of exhaust gas, causing noise or fragility. Further, since the tubular portion of the sleeve is not in contact with the passage, the heat transfer property from the sleeve to the housing is excessively low, and therefore, there is a concern that the sleeve may be excessively heated and melted.

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve such a situation.

本願発明の排気ターボ過給機は、
「軽金属製のハウジングに、タービン翼が配置されたタービンスクロール室と、前記タービンスクロール室に連通した排気ガス導入通路及び排気ガス排出通路と、前記排気ガス導入通路から分岐したウエイストゲート通路が分岐しており、前記排気ガス導入通路と排気ガス排出通路とウエイストゲート通路とはそれぞれ外部に開口している」
という基本構成である。 The exhaust turbocharger of the present invention is
"In a light metal housing, a turbine scroll chamber in which turbine blades are arranged, an exhaust gas introduction passage and an exhaust gas discharge passage communicating with the turbine scroll chamber, and a waste gate passage branched from the exhaust gas introduction passage are branched. The exhaust gas introduction passage, the exhaust gas discharge passage, and the waste gate passage are open to the outside, respectively. "
It is a basic configuration.

そして、上記基本構成において、
「前記排気ガス導入通路と排気ガス排出通路とウエイストゲート通路とのうち少なくとも１つの通路に、耐熱板材製のスリーブが装着されており、前記スリーブと通路とのうちいずれか一方又は両方に、排気ガスの流れ方向に長い姿勢の突条を設けることにより、前記スリーブと通路との間に、前記突条で仕切られた遮熱空間を形成している」
という構成が付加されている。 And in the above basic configuration
"A sleeve made of a heat-resistant plate material is attached to at least one of the exhaust gas introduction passage, the exhaust gas discharge passage, and the waste gate passage, and the exhaust gas is exhausted to one or both of the sleeve and the passage. By providing a ridge having a long posture in the gas flow direction, a heat shield space partitioned by the ridge is formed between the sleeve and the passage. "
The configuration is added.

本願発明において、スリーブは筒状でもよいし、半割状のような非筒状の形態であってもよい。排気ガス導入通路には半割状のスリーブを装着し、ウエイストゲート通路と排気ガス排出通路には筒状のスリーブを装着するというように、場所によってスリーブの形態を異ならせることも可能である。また、遮熱空間に断熱材を充填することも可能である。 In the present invention, the sleeve may have a tubular shape or a non-cylindrical shape such as a half-split shape. It is also possible to change the shape of the sleeve depending on the location, such as attaching a half-split sleeve to the exhaust gas introduction passage and attaching a tubular sleeve to the waste gate passage and the exhaust gas discharge passage. It is also possible to fill the heat shield space with a heat insulating material.

本願発明では、スリーブ又は通路に突条を形成することによって遮熱空間を形成しているため、ガス通路の断面積が増大することはない。従って、ハウジングが大型化することはなくて、軽量化のために軽金属製にしたことの意義を全うして燃費向上に貢献できると共に、自動車に実装するに当たっての設計の自由性も向上できる。 In the present invention, since the heat shield space is formed by forming the ridges on the sleeve or the passage, the cross-sectional area of the gas passage does not increase. Therefore, the housing does not become large, and it is possible to contribute to the improvement of fuel efficiency by fulfilling the significance of making it made of light metal for weight reduction, and also to improve the freedom of design when mounting it on an automobile.

特に、突条をスリーブに形成すると、ハウジングへの加工は不要であるため、ハウジングの製造コストの悪化といった問題は皆無である一方、スリーブに突条を形成することはプレス加工等によって簡単に行えるため、スリーブの製造コストが嵩むこともない。他方、ハウジングの通路に突条を形成する場合、突条は通路の長手方向に長い姿勢であるため、抜き型を使用して突条付き通路を形成することも可能である。従って、コストアップや製造能率悪化を抑制可能である。 In particular, when the ridges are formed on the sleeve, there is no need to process the housing, so there is no problem of deterioration of the manufacturing cost of the housing. On the other hand, the ridges can be easily formed on the sleeve by press working or the like. Therefore, the manufacturing cost of the sleeve does not increase. On the other hand, when forming a ridge in the passage of the housing, since the ridge has a long posture in the longitudinal direction of the passage, it is also possible to form a passage with the ridge using a punch. Therefore, it is possible to suppress an increase in cost and a deterioration in production efficiency.

また、スリーブは突条を介して通路に支持されているため、振動しない状態に安定的に保持できる。更に、スリーブの熱は突条を介してハウジングに伝達されるため、スリーブが過剰昇温して溶損するような不具合も防止できる。 Further, since the sleeve is supported by the passage via the ridge, it can be stably held in a state where it does not vibrate. Further, since the heat of the sleeve is transferred to the housing via the ridges, it is possible to prevent a problem that the sleeve is excessively heated and melted.

実施形態に係るハウジングを示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は底面図である。It is a figure which shows the housing which concerns on embodiment, (A) is a perspective view, (B) is a bottom view. （Ａ）はハウジングの平面図、（Ｂ）は正面図である。(A) is a plan view of the housing, and (B) is a front view. （Ａ）は右側面図、（Ｂ）は左側面図である。(A) is a right side view, and (B) is a left side view. 図２（Ａ）のIV-IV視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2 (A). （Ａ）は図２（Ａ）の方向から見た要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）の箇所の別例図、（Ｅ）は（Ｃ）の箇所の別例図である。(A) is a sectional view of a main part viewed from the direction of FIG. 2 (A), (B) is a sectional view taken along line BB of (A), and (C) is a sectional view taken along line CC of (A). D) is another example diagram of the part (B), and (E) is another example diagram of the part (C). （Ａ）（Ｂ）ともウエイストゲート通路の遮熱構造の別例図である。Both (A) and (B) are alternative views of the heat shield structure of the waste gate passage.

(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜４を参照して概要を説明する。本実施形態では、方向を明確にするため前後・左右・上下の文言を使用するが、回転軸の長手方向を左右方向として、これと直交すると共にシリンダヘッドＨ（図１（Ｂ）や図２（Ａ）参照）の排気側面と直交した方向を前後方向として、シリンダヘッドから向いた方向を前としている。上下方向は鉛直方向である。念のため、図１，２等に方向を明示している。 (1). Outline Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In the present embodiment, the words front-back, left-right, and up-down are used to clarify the direction, but the longitudinal direction of the rotation axis is the left-right direction, which is orthogonal to this and the cylinder head H (FIGS. 1 (B) and 2). The direction orthogonal to the exhaust side surface of (see (A)) is the front-rear direction, and the direction facing from the cylinder head is the front. The vertical direction is the vertical direction. To be on the safe side, the directions are clearly shown in Figures 1 and 2.

図４に示すように、排気ターボ過給機は、回転軸１の一端部に固定されたタービン翼２を備えており、回転軸１の他端には図示しないコンプレッサ翼が固定されている。そして、図２（Ｂ）に示すように、排気ターボ過給機は、タービンハウジング３とコンプレッサハウジング４、及び、両者の間に位置した軸受けハウジング（センターハウジング）５とを有しており、タービンハウジング３と軸受けハウジング５とは、アルミの鋳造品として一体に製造されている。コンプレッサハウジング４は、アルミのダイキャスト品又は鋳造品である。 As shown in FIG. 4, the exhaust turbocharger includes a turbine blade 2 fixed to one end of a rotary shaft 1, and a compressor blade (not shown) is fixed to the other end of the rotary shaft 1. As shown in FIG. 2B, the exhaust turbo supercharger has a turbine housing 3, a compressor housing 4, and a bearing housing (center housing) 5 located between the turbine housing 3 and the turbine housing 4. The housing 3 and the bearing housing 5 are integrally manufactured as a cast aluminum product. The compressor housing 4 is a die-cast or cast aluminum product.

図４のとおり、タービンハウジング３には、タービン翼２を囲うようにタービンスクロール室６が形成されていると共に、タービン翼２の回転軸心方向に開口した排気ガス排出通路７が形成されている。タービンスクロール室６は、タービン翼２の回転軸心からの距離が始端から終端に向けて徐々に小さくなる渦巻き形状になっており、その始端（上端）に、シリンダヘッドＨに向けて開口した排気ガス導入通路８（図５も参照）が連通している。 As shown in FIG. 4, in the turbine housing 3, a turbine scroll chamber 6 is formed so as to surround the turbine blade 2, and an exhaust gas discharge passage 7 opened in the direction of the rotation axis of the turbine blade 2 is formed. .. The turbine scroll chamber 6 has a spiral shape in which the distance from the rotation axis of the turbine blade 2 gradually decreases from the start end to the end end, and the exhaust gas opened toward the cylinder head H at the start end (upper end). The gas introduction passage 8 (see also FIG. 5) communicates with the gas introduction passage 8.

従って、タービンハウジング３は、タービンスクロール室６が形成された円形状部３ａと、排気ガス導入通路８が形成された入口筒部３ｂとを有しており、かつ、軸受けハウジング５と反対側に突出したサイド張り出し部３ｃが、円形状部３ａ及び入口筒部３ｂと一体に繋がった状態で形成されている。入口筒部３ｂの後端には、シリンダヘッドＨ（又は排気マニホールドの集合部）にボルトで固定される入口側フランジ３ｄが形成されている。 Therefore, the turbine housing 3 has a circular portion 3a in which the turbine scroll chamber 6 is formed and an inlet cylinder portion 3b in which the exhaust gas introduction passage 8 is formed, and is on the opposite side of the bearing housing 5. The protruding side overhanging portion 3c is formed in a state of being integrally connected to the circular portion 3a and the inlet cylinder portion 3b. At the rear end of the inlet cylinder portion 3b, an inlet side flange 3d fixed to the cylinder head H (or the gathering portion of the exhaust manifold) with a bolt is formed.

また、図４（図５や図１（Ａ）も参照）に示すように、排気ガス導入通路８から分岐したウエイストゲート通路９が、軸受ハウジング５と反対側に向けて開口しており、ウエイストゲート通路９と排気ガス排出通路７とは、サイド張り出し部３ｃの内部で連通している。このため、サイド張り出し部３ｃは上下に長い形態になっている。 Further, as shown in FIG. 4 (see also FIG. 5 and FIG. 1A), the waste gate passage 9 branched from the exhaust gas introduction passage 8 opens toward the opposite side to the bearing housing 5, and the waste The gate passage 9 and the exhaust gas discharge passage 7 communicate with each other inside the side overhanging portion 3c. Therefore, the side overhanging portion 3c has a vertically long shape.

ウエイストゲート通路９は、図示しないウエイストゲートバルブで開閉される。例えば図１（Ａ）に示すように、サイド張り出し部３ｃの上端部には、ウエイストゲートバルブを駆動する弁軸が嵌まる弁軸孔１０が、上下に貫通した状態に形成されている。従って、サイド張り出し部３ｃの内部のうちその上部は、ウエイストゲートバルブの回動を許容する作動空間１１になっている。 The wastegate passage 9 is opened and closed by a wastegate valve (not shown). For example, as shown in FIG. 1A, a valve shaft hole 10 into which a valve shaft for driving a wastegate valve is fitted is formed at the upper end of the side overhanging portion 3c so as to penetrate vertically. Therefore, the upper part of the inside of the side overhanging portion 3c is an operating space 11 that allows the wastegate valve to rotate.

図１に示すように、タービンハウジング３のサイド張り出し部３ｃには出口側フランジ１２が形成されており、図示は省略するが、この出口側フランジ１２に、触媒ケースが固定される（排気管を固定してもよい。）。センターハウジング（軸受ハウジング）５には、コンプレッサハウジング４と接合するためのフランジ５ａを設けている。回転軸１は軸受けハウジング５に回転自在に保持されているが、本願発明との関係はないので説明を省略する。 As shown in FIG. 1, an outlet side flange 12 is formed in the side overhanging portion 3c of the turbine housing 3, and although not shown, the catalyst case is fixed to the outlet side flange 12 (exhaust pipe is provided). It may be fixed.) The center housing (bearing housing) 5 is provided with a flange 5a for joining with the compressor housing 4. The rotating shaft 1 is rotatably held by the bearing housing 5, but the description thereof will be omitted because it has no relation to the present invention.

図４のとおり、排気ガス排出通路７には、タービンスクロール室６の内周部を構成するシュラウドピース１４が装着されている。すなわち、タービンスクロール室６の内径はタービン翼２の外径よりも小さいため、タービン翼２の嵌め込みを許容しつつタービンスクロール室６を形成するために、別部材のシュラウドピース１４を後付けしている。 As shown in FIG. 4, a shroud piece 14 constituting an inner peripheral portion of the turbine scroll chamber 6 is mounted on the exhaust gas discharge passage 7. That is, since the inner diameter of the turbine scroll chamber 6 is smaller than the outer diameter of the turbine blade 2, a shroud piece 14 of another member is retrofitted in order to form the turbine scroll chamber 6 while allowing the turbine blade 2 to be fitted. ..

(2).冷却構造
図４に示すように、タービンハウジング３には、冷却水が流れる冷却水ジャケットを形成している。冷却水ジャケットは、軸受けハウジング５の側に位置したインサイドジャケット１５と、排気ガス排出通路７の側に位置したアウトサイドジャケット１６とで構成されており、両者は、タービンスクロール室７と排気ガス導入通路８とを左右に二分するように延びるセンター隔壁１７によって左右に分離している。 (2). Cooling structure As shown in FIG. 4, the turbine housing 3 is formed with a cooling water jacket through which cooling water flows. The cooling water jacket is composed of an inside jacket 15 located on the side of the bearing housing 5 and an outside jacket 16 located on the side of the exhaust gas discharge passage 7, both of which are a turbine scroll chamber 7 and an exhaust gas introduction. The passage 8 is separated to the left and right by a center partition wall 17 extending so as to divide the passage 8 into left and right.

図４に示すように、インサイドジャケット１５とアウトサイドジャケット１６とは下端において連通しており、タービンハウジング３における円形状部３ａの下端には、インサイドジャケット１５及びアウトサイドジャケット１６に向けて冷却水を送る冷却水入口ポート１８が、下向きに開口するように形成されている。 As shown in FIG. 4, the inside jacket 15 and the outside jacket 16 communicate with each other at the lower end, and cooling water is directed toward the inside jacket 15 and the outside jacket 16 at the lower end of the circular portion 3a in the turbine housing 3. The cooling water inlet port 18 for feeding the water is formed so as to open downward.

インサイドジャケット１５とアウトサイドジャケット１６とは、上端においても連通している。そこで、タービンハウジング３における入口筒部３ｂの上端部には、インサイドジャケット１５及びアウトサイドジャケット１６に連通した冷却水出口ポート１９が上向きに形成されている。図５に示すように、ジャケット１５，１６は、入口筒部３ｂ及びサイド張り出し部３ｃまで広がっている。 The inside jacket 15 and the outside jacket 16 are also communicated with each other at the upper end. Therefore, a cooling water outlet port 19 communicating with the inside jacket 15 and the outside jacket 16 is formed upward at the upper end of the inlet cylinder portion 3b in the turbine housing 3. As shown in FIG. 5, the jackets 15 and 16 extend to the entrance cylinder portion 3b and the side overhang portion 3c.

(3).排気ガス導入通路の排気ガス通路の遮熱構造
図５に示すように、排気ガス導入通路８は、始端は小判形の断面で下流に向けて幅が狭まるように先窄まりになっており、既述のとおり、先端はタービンスクロール室６と連通している。また、その中途部からウエイストゲート通路９が分岐している。ウエイストゲート通路９は概ね円形になっている。また、排気ガス導入通路８は、概ね全長に亙ってジャケット１５，１６で囲われている。また、ウエイストゲート通路９も、アウトサイドジャケット１６で囲われている。 (3). Heat shield structure of the exhaust gas passage of the exhaust gas introduction passage As shown in FIG. 5, the exhaust gas introduction passage 8 has an oval cross section at the beginning and is narrowed so as to narrow toward the downstream. As described above, the tip communicates with the turbine scroll chamber 6. In addition, the waste gate passage 9 branches off from the middle of the passage. The waste gate passage 9 is substantially circular. Further, the exhaust gas introduction passage 8 is surrounded by jackets 15 and 16 over the entire length. The waste gate passage 9 is also surrounded by the outside jacket 16.

排気ガス導入通路８の内部には、その下半部を覆う第１スリーブ３１が装着されている。第１スリーブ３１は、概ねウエイストゲート通路９を超えたあたりまで延びている。第１スリーブ３１は、左右方向から見てほぼ直線状の姿勢になっている。従って、排気ガス導入通路８に簡単に後付け（嵌着）できる。 Inside the exhaust gas introduction passage 8, a first sleeve 31 that covers the lower half thereof is mounted. The first sleeve 31 generally extends beyond the waste gate passage 9. The first sleeve 31 has a substantially linear posture when viewed from the left-right direction. Therefore, it can be easily retrofitted (fitted) to the exhaust gas introduction passage 8.

第１スリーブ３１は、ステンレス板のように耐熱性及び耐蝕性に優れた金属板で製造されており、その下面に、排気ガス導入通路８に当たる第１突条３２が形成されている。この第１突条３２は溝形になっており、溶接によって第１スリーブ３１に固定されている。第１突条３２は排気ガス導入通路８の長手方向（排気ガスの流れ方向）に長い姿勢であり、従って、第１スリーブ３１と排気ガス導入通路８との間には、第１突条３２によって分断された複数の第１遮熱空間３３が形成されている。 The first sleeve 31 is made of a metal plate having excellent heat resistance and corrosion resistance like a stainless steel plate, and a first ridge 32 corresponding to an exhaust gas introduction passage 8 is formed on the lower surface thereof. The first ridge 32 has a groove shape and is fixed to the first sleeve 31 by welding. The first ridge 32 has a long posture in the longitudinal direction (exhaust gas flow direction) of the exhaust gas introduction passage 8, and therefore, the first ridge 32 is between the first sleeve 31 and the exhaust gas introduction passage 8. A plurality of first heat shield spaces 33 divided by the above are formed.

図５（Ｂ）の例では、第１スリーブ３１と第１突条３２との間にも、第１スリーブ３１の全長に亙って延びる補助遮熱空間３４が形成されている。いずれにしても、第１遮熱空間３３と補助遮熱空間３４とは、排気ガスの流れが生じないように前後両端のうち一方又は両方が塞がれている。 In the example of FIG. 5B, an auxiliary heat shield space 34 extending over the entire length of the first sleeve 31 is also formed between the first sleeve 31 and the first ridge 32. In any case, one or both of the front and rear ends of the first heat shield space 33 and the auxiliary heat shield space 34 are closed so that the flow of exhaust gas does not occur.

第１スリーブ３１は、排気ガス導入通路８に強制的に嵌着させられている。排気ガス導入通路８及び第１スリーブ３１は先窄まりになっているので、強制的な押し込みによって抜け離脱不能に保持される。第１スリーブ３１の後端にフランジを形成して、このフランジを、排気ガス導入通路８の始端部に形成した段部に嵌め込んでもよい。排気ガス導入通路８には、第１スリーブ３１の長手側縁３１ａが下方から当接する段部３５が形成されている。 The first sleeve 31 is forcibly fitted into the exhaust gas introduction passage 8. Since the exhaust gas introduction passage 8 and the first sleeve 31 are narrowed at the tip, they are held so that they cannot be pulled out and detached by forced pushing. A flange may be formed at the rear end of the first sleeve 31 and the flange may be fitted into a step portion formed at the start end of the exhaust gas introduction passage 8. The exhaust gas introduction passage 8 is formed with a step portion 35 with which the longitudinal side edge 31a of the first sleeve 31 abuts from below.

図５（Ｄ）に示すように、第１スリーブ３１に第１突条３２をプレス加工によって形成することも可能である。この場合、第１スリーブ３１に、第１突条３２を上から覆う底板を溶接等によって固定することも可能であり、この場合は、第１スリーブ３１の耐熱性・遮熱性を向上できる。また、図示していないが、第１スリーブ３１を筒体に形成したり、上下に分離した２つ割り状の部材で筒状の第１スリーブ３１を構成することも可能である。 As shown in FIG. 5D, it is also possible to form the first ridge 32 on the first sleeve 31 by press working. In this case, it is also possible to fix the bottom plate covering the first ridge 32 from above to the first sleeve 31 by welding or the like, and in this case, the heat resistance and heat shielding property of the first sleeve 31 can be improved. Further, although not shown, it is also possible to form the first sleeve 31 in a tubular body, or to form the tubular first sleeve 31 with a halved member separated into upper and lower parts.

なお、図面では明示していないが、第１スリーブ３１のうちウエイストゲート通路９の入り口に対応して部位には、ウエイストゲート通路９への排気ガスの流入を阻害しないように切り欠きが形成されている。 Although not clearly shown in the drawing, a notch is formed in the portion of the first sleeve 31 corresponding to the entrance of the waste gate passage 9 so as not to obstruct the inflow of the exhaust gas into the waste gate passage 9. ing.

(4).ウエイストゲート通路の遮熱構造
既に述べたが、ウエイストゲート通路９は真円状の断面形状になっており、全長に亙って同径のストレートになっている。そして、ウエイストゲート通路９に、円筒形の第２スリーブ３６を外側から嵌着している。 (4). Heat shield structure of the waste gate passage As described above, the waste gate passage 9 has a perfect circular cross-sectional shape and is straight with the same diameter over the entire length. Then, a cylindrical second sleeve 36 is fitted into the waste gate passage 9 from the outside.

第２スリーブ３６には、周方向に離れた複数本（４本）の第２突条３７が外向きに形成されている。従って、ウエイストゲート通路９の内面と第２スリーブ３６との間に、第２突条３７によって分断された第２遮熱空間３８が、第２スリーブ３６の全長に亙って延びるように形成されている。 A plurality of (four) second ridges 37 separated in the circumferential direction are formed outward on the second sleeve 36. Therefore, the second heat shield space 38 divided by the second ridge 37 is formed between the inner surface of the waste gate passage 9 and the second sleeve 36 so as to extend over the entire length of the second sleeve 36. ing.

ウエイストゲート通路９の下流側縁部には、拡径部３９を形成してこれにウエイストゲートバルブが当たるシールリング４０を嵌め入れている。そして、第２スリーブ３６の基端に、拡径部３９の段差面に重なるフランジ４１を形成して、フランジ４１をシールリング３９で押さえ保持している。第２スリーブ３６は、各第２突条３７がウエイストゲート通路９の内面に突っ張り気味となるように設定しておくのが好ましい。 A diameter-expanded portion 39 is formed at the downstream edge of the wastegate passage 9, and a seal ring 40 to which the wastegate valve hits is fitted therein. Then, a flange 41 is formed at the base end of the second sleeve 36 so as to overlap the stepped surface of the enlarged diameter portion 39, and the flange 41 is pressed and held by the seal ring 39. It is preferable that the second sleeve 36 is set so that each of the second ridges 37 is slightly stretched on the inner surface of the waste gate passage 9.

なお、第２遮熱空間３８に排気ガスが進入しても、排気ガスは第２遮熱空間３８に溜まったままで流れないため、第２遮熱空間３８は排気ガス導入通路８に向けて開口していても特段の問題はないが、第２スリーブ３６の先端にフランジを設けて第２遮熱空間３８を塞ぐと、遮熱性を向上できて好適である。 Even if the exhaust gas enters the second heat shield space 38, the exhaust gas remains accumulated in the second heat shield space 38 and does not flow. Therefore, the second heat shield space 38 opens toward the exhaust gas introduction passage 8. Even if this is done, there is no particular problem, but it is preferable to provide a flange at the tip of the second sleeve 36 to close the second heat shield space 38 because the heat shield property can be improved.

図５（Ｅ）に示すように、第２スリーブ３６は、１枚の金属帯板を筒状に曲げることによっても形成できる。この場合は、長手側縁にフランジ状の第２突条３７を形成して、２枚のフランジ状第２突条３７をぴったりと重ね合わせている。第１スリーブ３１についても、この図５（Ｅ）のような構造を適用可能である。 As shown in FIG. 5 (E), the second sleeve 36 can also be formed by bending one metal strip into a tubular shape. In this case, a flange-shaped second ridge 37 is formed on the longitudinal side edge, and the two flange-shaped second ridges 37 are closely overlapped with each other. The structure shown in FIG. 5 (E) can also be applied to the first sleeve 31.

ウエイストゲート通路９は、図６（Ａ）に示すように下流側に向けて拡径したテーパ状や、図６（Ｂ）に示すように下流側に向けて縮径したテーパ状に形成することも可能である。図６（Ａ）の形態では、第２スリーブ３６は、テーパを利用してウエイストゲート通路９に外側から強制嵌合できる。従って、フランジ４１はなくても、抜け不能に保持できる。 The waste gate passage 9 is formed in a tapered shape whose diameter is expanded toward the downstream side as shown in FIG. 6 (A) or in a tapered shape in which the diameter is reduced toward the downstream side as shown in FIG. 6 (B). Is also possible. In the form of FIG. 6A, the second sleeve 36 can be forcibly fitted into the waste gate passage 9 from the outside by using the taper. Therefore, even if the flange 41 is not provided, it can be held so that it cannot be pulled out.

ウエイストゲート通路９が図６（Ｂ）のように下流側に向けて縮径している場合は、第２スリーブ３６を、図５（Ｅ）のように非筒体に形成しておいて、窄めた状態でウエイストゲート通路９に嵌め入れてから、弾性復元力によってウエイストゲート通路９の内面に当接させたらよい。 When the waste gate passage 9 has a reduced diameter toward the downstream side as shown in FIG. 6 (B), the second sleeve 36 is formed in a non-cylindrical body as shown in FIG. 5 (E). It may be fitted into the waste gate passage 9 in a narrowed state, and then brought into contact with the inner surface of the waste gate passage 9 by an elastic restoring force.

(4).排気ガス排出通路の遮熱構造
図３（Ａ）及び図４に示すように、排気ガス排出通路７のうちシュラウドピース１４よりも下流側の部位に、第３スリーブ４２を装着している。第３スリーブ４２は上向きに開口した略Ｕ形の形態を成しており、外面に、回転軸１の軸心方向に長い第３突条４３が、周方向に離反して複数本形成されている。これにより、第３スリーブ４２の外側に、第３突条４３で分断された複数の第３遮熱空間４４が形成されている。 (4). Heat shield structure of the exhaust gas discharge passage As shown in FIGS. 3A and 4, a third sleeve 42 is attached to a portion of the exhaust gas discharge passage 7 downstream of the shroud piece 14. ing. The third sleeve 42 has a substantially U-shaped shape that opens upward, and a plurality of third ridges 43 that are long in the axial direction of the rotating shaft 1 are formed on the outer surface apart from each other in the circumferential direction. There is. As a result, a plurality of third heat shield spaces 44 divided by the third ridge 43 are formed on the outside of the third sleeve 42.

第３スリーブ４２は、予め広げて状態に形成されており、弾性に抗して窄めて排気ガス排出通路７に嵌着している。従って、離反不能に保持されている。第３スリーブ４２にも、排気ガス排出通路７の出口の縁部に重なるフランジ４５を形成している。 The third sleeve 42 is formed in an expanded state in advance, is narrowed against elasticity, and is fitted in the exhaust gas discharge passage 7. Therefore, it is held inseparably. The third sleeve 42 also has a flange 45 that overlaps the edge of the outlet of the exhaust gas discharge passage 7.

本実施形態では、シュラウドピース１４の内周に第４スリーブ４６を嵌着している。第４スリーブ４６は全周に亙って連続した筒状の形態になっており、複数本の第４突条４７が周方向に離反して多数形成されている。従って、第４スリーブ４６とシュラウドピース１４と間に、第４突条４７で分断された複数の第４遮熱空間４８が周方向に並んでいる。 In the present embodiment, the fourth sleeve 46 is fitted to the inner circumference of the shroud piece 14. The fourth sleeve 46 has a tubular shape that is continuous over the entire circumference, and a large number of a plurality of fourth ridges 47 are formed apart from each other in the circumferential direction. Therefore, a plurality of fourth heat shield spaces 48 separated by the fourth ridge 47 are arranged in the circumferential direction between the fourth sleeve 46 and the shroud piece 14.

第４スリーブ４６のうちタービン翼２に近い先端部には、シュラウドピース１４の先端部を覆う湾曲部４６ａが曲げ形成されており、湾曲部４６ａとタービン翼２との間に、排気ガスが流れる空間が空いている。 A curved portion 46a covering the tip of the shroud piece 14 is bent and formed at the tip of the fourth sleeve 46 near the turbine blade 2, and exhaust gas flows between the curved portion 46a and the turbine blade 2. The space is vacant.

第４スリーブ４６の基端部には、シュラウドピース１４の後端面に重なるフランジ４９が形成されている。フランジ４９の突出寸法は僅かであり、第４スリーブ４６は、弾性に抗してシュラウドピース１４に強制嵌合させられる。排気ガス排出通路７の箇所では、第３スリーブ４２のみ又は第４スリーブ４６のみを装着することも可能である。 A flange 49 is formed at the base end of the fourth sleeve 46 so as to overlap the rear end surface of the shroud piece 14. The protruding dimension of the flange 49 is small, and the fourth sleeve 46 is forcibly fitted to the shroud piece 14 against elasticity. At the location of the exhaust gas discharge passage 7, only the third sleeve 42 or only the fourth sleeve 46 can be mounted.

(5).まとめ
以上のように、排気ガスの通路にスリーブ３１，３６，４２，４６を設けているため、排気ガスからタービンハウジング３への伝熱を抑制できる。このため、タービンハウジング３が熱害を受けることを抑制して、耐久性を向上できる。また、排気ガスから冷却水への伝熱を抑制できるため、ジャケット１５，１６を流れる冷却水の水量を少なくしつつ必要な冷却性を確保できる。これにより、ウォータポンプの負担を軽減して燃費の向上に貢献できる。 (5). Summary As described above, since the sleeves 31, 36, 42, and 46 are provided in the exhaust gas passage, heat transfer from the exhaust gas to the turbine housing 3 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress heat damage to the turbine housing 3 and improve durability. Further, since the heat transfer from the exhaust gas to the cooling water can be suppressed, the required cooling performance can be ensured while reducing the amount of the cooling water flowing through the jackets 15 and 16. This can reduce the burden on the water pump and contribute to the improvement of fuel efficiency.

また、スリーブ３１，３６，４２，４６からタービンハウジング３への伝熱が抑制されるため、排気ガスを、あまり降温させることなく触媒ケースに流入させることができる。これにより、暖機運転時において触媒の早期昇温による早期活性化に貢献できる。特に、実施形態のように第２〜第４スリーブ３６，４２，４６を設けると、排気ガスの降温を大幅に抑制できるため、特に好適である。 Further, since the heat transfer from the sleeves 31, 36, 42, 46 to the turbine housing 3 is suppressed, the exhaust gas can flow into the catalyst case without lowering the temperature too much. This can contribute to early activation by early temperature rise of the catalyst during warm-up operation. In particular, it is particularly preferable to provide the second to fourth sleeves 36, 42, 46 as in the embodiment because the temperature drop of the exhaust gas can be significantly suppressed.

更に、各スリーブ３１，３６，４２，４６と通路との間には遮熱空間３３，３８，４４，４８が存在するため、各スリーブ３１，３６，４２，４６からタービンハウジング３への伝熱を抑制して、タービンハウジング３の熱害を防止できる。そして、タービンハウジング３への断熱を抑制できることに加えて、タービンハウジング３は冷却水によって冷却されているため、アルミ製のタービンハウジング３でありながら、溶損のような不具合を防止して信頼性を大幅に向上できる。 Further, since heat shield spaces 33, 38, 44, 48 exist between the sleeves 31, 36, 42, 46 and the passage, heat transfer from the sleeves 31, 36, 42, 46 to the turbine housing 3 is performed. Can be suppressed to prevent heat damage to the turbine housing 3. In addition to being able to suppress heat insulation to the turbine housing 3, since the turbine housing 3 is cooled by cooling water, the turbine housing 3 is made of aluminum, yet it is reliable by preventing problems such as melting damage. Can be greatly improved.

しかも、各スリーブ３２，３６，４３，４７は複数本（多数本）の突条３２を介してタービンハウジング３で支持されているため、振動しない状態に安定的に保持されている。特に、突条３２，３７，４３，４７を通路の内面に弾性的に突っ張らせると、振動や騒音の防止効果を向上できて好適である。 Moreover, since each of the sleeves 32, 36, 43, 47 is supported by the turbine housing 3 via a plurality of (many) ridges 32, the sleeves 32, 36, 43, and 47 are stably held in a non-vibrating state. In particular, it is preferable to elastically stretch the ridges 32, 37, 43, 47 on the inner surface of the passage because the effect of preventing vibration and noise can be improved.

本実施形態では、第１スリーブ３１は排気ガス導入通路８の下半部にしか装着していないが、本実施形態の排気ターボ過給機は下巻き方式であるため、排気ガスは排気ガス導入通路８の下面に強く接触する傾向を呈する。従って、排気ガス導入通路８は、上面よりも下面の伝熱量が大きくなっている。従って、実施形態のように、排気ガス導入通路８の下半部のみに第１スリーブ３１を装着しても高い断熱効果を発揮できる。 In the present embodiment, the first sleeve 31 is attached only to the lower half of the exhaust gas introduction passage 8, but since the exhaust turbocharger of the present embodiment is a lower winding system, the exhaust gas is introduced into the exhaust gas. It tends to make strong contact with the lower surface of the passage 8. Therefore, the exhaust gas introduction passage 8 has a larger amount of heat transfer on the lower surface than on the upper surface. Therefore, even if the first sleeve 31 is attached only to the lower half of the exhaust gas introduction passage 8 as in the embodiment, a high heat insulating effect can be exhibited.

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、突条を螺旋状に形成することも可能である。また、スリーブは、セラミック製のものも採用できる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, it is possible to form the ridges in a spiral shape. Further, the sleeve may be made of ceramic.

本願発明は排気ターボ過給機に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The invention of the present application can be embodied in an exhaust turbocharger. Therefore, it can be used industrially.

２ タービン翼
３ タービンハウジング
４ コンプレッサハウジング
５ 軸受ハウジング
６ タービンスクロール室
７ 排気ガス排出通路
８ 排気ガス導入通路
９ ウエイストゲート通路
１４ シュラウドピース
１５，１６ 冷却水ジャケット
３１ 第１スリーブ
３２ 第１突条
３３ 第１遮熱空間
３６ 第２スリーブ
３７ 第２突条
３８ 第２遮熱空間
４２ 第３スリーブ
４３ 第３突条
４４ 第３遮熱空間
４６ 第４スリーブ
４７ 第４突条
４８ 第４遮熱空間 2 Turbine blades 3 Turbine housing 4 Compressor housing 5 Bearing housing 6 Turbine scroll chamber 7 Exhaust gas exhaust passage 8 Exhaust gas introduction passage 9 Waste gate passage 14 Shroudpiece 15, 16 Cooling water jacket 31 1st sleeve 32 1st ridge 33 1 Heat shield space 36 2nd sleeve 37 2nd ridge 38 2nd heat shield space 42 3rd sleeve 43 3rd ridge 44 3rd heat shield space 46 4th sleeve 47 4th ridge 48 4th heat shield space

Claims (1)

軽金属製のハウジングに、タービン翼が配置されたタービンスクロール室と、前記タービンスクロール室に連通した排気ガス導入通路及び排気ガス排出通路と、前記排気ガス導入通路から分岐したウエイストゲート通路が分岐しており、前記排気ガス導入通路と排気ガス排出通路とウエイストゲート通路とはそれぞれ外部に開口している構成であって、
前記排気ガス導入通路と排気ガス排出通路とウエイストゲート通路とのうち少なくとも１つの通路に、耐熱板材製のスリーブが装着されており、前記スリーブと通路とのうちいずれか一方又は両方に、排気ガスの流れ方向に長い姿勢の突条を設けることにより、前記スリーブと通路との間に、前記突条で仕切られた遮熱空間を形成している、
排気ターボ過給機。 A turbine scroll chamber in which turbine blades are arranged, an exhaust gas introduction passage and an exhaust gas discharge passage communicating with the turbine scroll chamber, and a waste gate passage branched from the exhaust gas introduction passage are branched into a light metal housing. The exhaust gas introduction passage, the exhaust gas discharge passage, and the waste gate passage are configured to be open to the outside, respectively.
A sleeve made of a heat-resistant plate material is attached to at least one of the exhaust gas introduction passage, the exhaust gas discharge passage, and the waste gate passage, and the exhaust gas is provided in one or both of the sleeve and the passage. By providing a ridge having a long posture in the flow direction of the above, a heat shield space partitioned by the ridge is formed between the sleeve and the passage.
Exhaust turbocharger.
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