JP4061994B2

JP4061994B2 - 過給機

Info

Publication number: JP4061994B2
Application number: JP2002201551A
Authority: JP
Inventors: 幸雄高橋; 淳也東
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004044451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の給気圧力を高め該内燃機関の出力を増大する過給機付きエンジンに用いられる過給機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
過給機を具備する内燃機関が用いられる車両用エンジンが用いられる自動車では、排気ガス中の窒素酸化物を除去する為に排気ガスを燃焼用空気に環流する事が行われている。この為、過給機で吸入される燃焼用空気の一部には排気ガスが含まれている。ここで、過給機について図３により説明する。
【０００３】
軸受ハウジング１を挾み両側にタービンハウジング２、コンプレッサハウジング３が同軸上に連設され、前記軸受ハウジング１にはタービン軸４が軸受５を介して回転自在に支持され、前記タービン軸４の一端部には前記タービンハウジング２に収納されるタービン翼車６が固着され、前記タービン軸４の他端部にはコンプレッサ翼車７が固着されている。
【０００４】
前記軸受ハウジング１内部には軸受支持部１０が形成され、該軸受支持部１０に前記軸受５が嵌設されている。前記軸受支持部１０の周囲は空洞８となっており、前記軸受ハウジング１の下部には前記空洞８に連通する排油孔９が穿設されている。前記軸受ハウジング１の所要位置には潤滑油導入孔１１が穿設され、前記軸受支持部１０には油路１２及び通孔１３が穿設され、前記油路１２は前記潤滑油導入孔１１に連通し、前記軸受５に潤滑油を導き、前記通孔１３は前記軸受５から流出される潤滑油を前記空洞８に排出する様になっている。
【０００５】
前記潤滑油導入孔１１はエンジンの潤滑油循環回路（図示せず）に連通しており、前記排油孔９は前記潤滑油循環回路のオイルクーラに接続されている。
【０００６】
前記軸受ハウジング１の前記タービンハウジング２との接合面に沿って冷却水流路１４が形成され、該冷却水流路１４はエンジンの冷却水循環回路（図示せず）に連通している。
【０００７】
前記タービンハウジング２は前記タービン翼車６の周囲に形成されたスクロール通路１５を有し、該スクロール通路１５は環状ガス流路１６を介して前記タービン翼車６と連通している。又、前記タービンハウジング２は中央部に前記タービン翼車６と同心の排気口１７が形成されている。
【０００８】
前記環状ガス流路１６には円周に沿って所要ピッチで所要枚数のノズルベーン１８が前記タービン軸４と平行な軸１９を介して回転自在に設けられており、全ての軸１９は同期連結機構２１によって連結され、該同期連結機構２１はノズルベーン角度調整軸２２と連結している。該ノズルベーン角度調整軸２２は図示しないアクチュエータによって回転され、該アクチュエータはエンジンの回転数に応じた角度だけ前記ノズルベーン角度調整軸２２を回転し、該ノズルベーン角度調整軸２２の回転は前記同期連結機構２１を介して前記軸１９に伝達される様になっている。
【０００９】
前記コンプレッサハウジング３は前記軸受ハウジング１に同心に固着されるシールプレート２４と該シールプレート２４に同心に固着されるハウジング本体２５から構成され、前記コンプレッサ翼車７の周囲に環洞流路２６が形成される構造となっている。該環洞流路２６の所要位置には吐出孔２７が連通され、該吐出孔２７は図示しないエンジンの燃焼室側と連通している。又、前記ハウジング本体２５の中央には前記コンプレッサ翼車７に臨み該コンプレッサ翼車７と同心の吸入孔２３が形成されている。
【００１０】
前記コンプレッサ翼車７の周囲には前記環洞流路２６に連通するディフューザ部２８が形成されている。
【００１１】
該ディフューザ部２８は前記シールプレート２４と対向する導入壁部２９及び前記シールプレート２４、導入壁部２９間に形成されるディフューザ流路３１から成り、前記導入壁部２９は前記ハウジング本体２５の一部であり、又前記環洞流路２６の流路壁の一部を構成する。
【００１２】
エンジン（図示せず）からの排気ガスは、前記スクロール通路１５、環状ガス流路１６を通過し、前記タービン翼車６を通過して前記排気口１７から排出され、排気ガスの通過排出過程で、前記タービン翼車６を回転させる。又、エンジンの回転数に応じて前記ノズルベーン１８の角度が調整され、該ノズルベーン１８によって前記タービン翼車６に流入する排気ガスの方向が調整され、排気ガスのエネルギが前記タービン翼車６に効率良く伝達される様になっている。
【００１３】
該タービン翼車６の回転により、前記タービン軸４を介して前記コンプレッサ翼車７が回転され、前記吸入孔２３より燃焼用空気が吸入され、吸入された燃焼用空気は前記コンプレッサ翼車７の回転及び前記ディフューザ部２８を通過することで圧縮され、前記環洞流路２６に流入する。圧縮された空気は該環洞流路２６から前記吐出孔２７を経てエンジン（図示せず）に給気される。
【００１４】
前記軸受５には前記潤滑油導入孔１１から潤滑油が供給され、前記タービン軸４の回転部分を潤滑し、前記通孔１３、空洞８、排油孔９を経て排出される。前記潤滑油は軸の回転部分を潤滑すると共に前記タービン軸４、軸受５の冷却も行う。前記タービンハウジング２を流通する排気ガスは高温であり、前記冷却水流路１４を流通する冷却水は前記軸受ハウジング１の前記タービンハウジング２接合部分を冷却し、該タービンハウジング２からの熱が前記軸受ハウジング１に伝達されることを遮断する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、過給機付きのエンジンに用いられる過給機では、ブローバイガスを吸込んで、このブローバイガス中にエンジンオイルのオイルミストが混入している。
【００１６】
オイルミストは前記ディフューザ部２８を通過する過程で、前記ディフューザ部２８、前記導入壁部２９の前記ディフューザ流路３１に臨接する部分に付着する。前記ディフューザ部２８を通過する燃焼用空気は圧縮されることで昇温し、１２０℃以上となる。前記付着したオイルミストは圧縮空気の熱により炭化し、前記ディフューザ部２８、導入壁部２９に固化堆積する。
【００１７】
又、固化堆積した炭化層は前記ディフューザ流路３１を狭め、流路抵抗を増大させ、過給機の圧縮効率を低下させる虞れがあり、又前記コンプレッサハウジング３の温度変化に伴い、該コンプレッサハウジング３と炭化層との熱膨張差、或はエンジンの振動等が原因で前記炭化層が剥離する場合も考えられる。
【００１８】
本発明は斯かる実情に鑑み、ディフューザ部にオイルミストが付着しない様に、又該ディフューザ部に炭化層が形成されない様にするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、過給機のディフューザ部がディフューザ流路及び該ディフューザ流路を挾んで対峙するシールプレート臨接部、ハウジング臨接部により構成され、少なくとも前記シールプレート臨接部に冷却路を設け、該シールプレート臨接部を冷却する様にした過給機に係り、又前記冷却路はシールプレート臨接部内部に形成され、前記冷却路は過給機の軸受ハウジングに設けられる冷却路に連通する過給機に係り、又前記シールプレート臨接部、ハウジング臨接部の内、少なくともハウジング臨接部に撥油膜を形成した過給機に係り、更に又前記撥油膜は弗素樹脂をコーティングして形成した過給機に係るものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１、図２は本発明の要部を示すものであり、図中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２２】
本実施の形態では、ディフューザ部２８部分にオイルミストが付着しても炭化堆積しない様に、更にオイルミストが付着しない様にするものである。
【００２３】
コンプレッサハウジング３は、シールプレート２４とハウジング本体２５から成り、前記シールプレート２４が軸受ハウジング１に同心に取付けられる。
【００２４】
該軸受ハウジング１に軸受５を介して回転自在に設けられたタービン軸４の一端部は前記コンプレッサハウジング３内に突出し、前記タービン軸４の一端部にコンプレッサ翼車７が嵌着されている。
【００２５】
前記ハウジング本体２５には円周部分が開放された環洞流路２６が形成され、該環洞流路２６の一部を形成する導入壁部２９が前記シールプレート２４と対峙し、該シールプレート２４と前記導入壁部２９間にディフューザ流路３１を形成し、該ディフューザ流路３１、シールプレート２４、導入壁部２９によって前記ディフューザ部２８が構成されている。前記コンプレッサ翼車７の周辺部は前記ディフューザ部２８の中心端部に臨接している。
【００２６】
前記シールプレート２４の内部には前記ディフューザ流路３１と対向する部分に、円環状に冷却路３３が形成される。該冷却路３３は一部が欠切され、全周では連続していない。前記シールプレート２４には、前記軸受ハウジング１との接合面に開口する様に導水路３４、導出路３５が穿設され、前記導水路３４は前記冷却路３３の一端側に近い部分に連通し、前記導出路３５は前記冷却路３３の他端近傍に連通している。
【００２７】
給水口３６、排水口３７（図１中、前記給水口３６と前記排水口３７とはそれぞれ円周方向にずれている）が穿設され、前記給水口３６、排水口３７には図示しないエンジンの冷却水循環回路が接続されている。
【００２８】
前記給水口３６と冷却水流路１４とは連絡水路３８により連通し、前記冷却水流路１４と前記排水口３７とは他の連絡水路３９（図示せず）により連通している。又、前記給水口３６と前記冷却路３３とは連絡水路４１及び前記導水路３４を介して液密に連通し、前記冷却路３３と前記排水口３７とは前記導出路３５、他の連絡水路４２（図示せず）を介して液密に連通している。
【００２９】
尚、図１中には潤滑油導入孔１１、油路１２等（図３参照）が示されていないが、前記給水口３６、排水口３７、連絡水路３８、連絡水路３９等と干渉しない様に設けられていることは言う迄もない。
【００３０】
以下、作用について説明する。
【００３１】
前記タービンハウジング２に排気ガスが導入されることで、前記タービン軸４を介して前記コンプレッサ翼車７が回転され、前記吸入孔２３より燃焼用空気が吸入され、吸入された空気は前記コンプレッサ翼車７の回転により圧縮され、更に前記ディフューザ部２８を経て更に圧縮されて前記環洞流路２６に流入する。該環洞流路２６を経て前記吐出孔２７より流出した圧縮空気は、エンジン（図示せず）に給気される。
【００３２】
前記給水口３６より冷却水が導入され、該冷却水は前記連絡水路３８、前記冷却水流路１４を流通して前記軸受ハウジング１のタービンハウジング２との接合部分を冷却する。又、前記給水口３６から導入された冷却水の一部は前記連絡水路４１、導水路３４を経て前記冷却路３３に流入し、該冷却路３３を流通して前記導出路３５、連絡水路４２（図示せず）を経て前記排水口３７から流出する。
【００３３】
前記冷却路３３を冷却水が流通することで、前記シールプレート２４の前記ディフューザ流路３１に臨接する部分（以下、シールプレート臨接部）が冷却され、臨接部分は略１２０℃程度に温度上昇が抑制される。エンジンオイルは１２０℃程度では、炭化することなく、流動性を有することが確認されており、前記シールプレート臨接部にオイルミストが付着したとしても、炭化堆積することなく、又付着したオイルミストは圧縮空気の流通によって前記環洞流路２６に吹飛ばされる。
【００３４】
又、前記ディフューザ流路３１に臨接するシールプレート臨接部が冷却されることで、前記ディフューザ部２８を通過する圧縮空気が冷却されるので、圧縮空気を介して該ディフューザ部２８が冷却され、該ディフューザ部２８の温度上昇が抑制される。従って、前記導入壁部２９も圧縮空気によって加熱されることがなくなり、該導入壁部２９のディフューザ流路３１に臨接する面（以下、ハウジング臨接部）に付着したオイルミストも炭化堆積する事が抑制される。
【００３５】
而して、前記ディフューザ部２８及び該ディフューザ部２８を通過する圧縮空気の温度上昇が抑制され、オイルミストが該ディフューザ部２８のシールプレート臨接部、ハウジング臨接部に付着し、炭化堆積することが防止される。
【００３６】
上記実施の形態では、主にシールプレート臨接部を冷却し、付着したオイルミストを炭化堆積しない様にしたものであるが、更にシールプレート臨接部及び導入壁部２９にオイルミストが付着滞留しない様にすれば一層効果的となる。
【００３７】
即ち、前記シールプレート臨接部及びハウジング臨接部に少なくともエンジンオイルと親和性のないオイルミストをはじく材質により、撥油膜を形成する。撥油膜の材質としては、例えば耐熱性、耐腐食性に優れる弗素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＣＦ2 ＣＦ2 ）n ）が好ましく、該弗素樹脂を前記シールプレート臨接部及びハウジング臨接部にコーティングし、該シールプレート臨接部、ハウジング臨接部にオイルミストが付着することを防止してもよい。
【００３８】
尚、前記冷却路３３によるシールプレート臨接部の冷却でオイルミストの炭化堆積防止効果が充分である場合は、前記ハウジング臨接部のみに撥油膜を形成してもよい。
【００３９】
又、前記シールプレート２４を冷却する手段も該シールプレート２４内部に冷却路３３を形成する方法ではなく、前記シールプレート２４の外面に冷却管を取付け、該冷却管によって形成される冷却路を介して前記シールプレート２４を冷却する様にする等種々変更が可能である。又、前記ハウジング臨接部に冷却流路を形成し、ハウジング臨接部を冷却する様にしてもよい。更に、前記冷却路３３への給水を前記軸受ハウジング１を介して行ったが、冷却水供給管を前記冷却路３３に直接連通する様にしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、過給機のディフューザ部がディフューザ流路及び該ディフューザ流路を挾んで対峙するシールプレート臨接部、ハウジング臨接部により構成され、少なくとも前記シールプレート臨接部に冷却路を設け、該シールプレート臨接部を冷却する様にしたので、臨接部に付着したオイルミストが炭化堆積することがなくなる。又、前記シールプレート臨接部、ハウジング臨接部の内、少なくともハウジング臨接部に撥油膜を形成し、更に又前記撥油膜は弗素樹脂をコーティングして形成したので、シールプレート臨接部及びハウジング臨接部にオイルミストが付着することがなく、オイルミストによる炭化堆積がなくなるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１軸受ハウジング
２タービンハウジング
３コンプレッサハウジング
４タービン軸
７コンプレッサ翼車
２４シールプレート
２５ハウジング本体
２８ディフューザ部
２９導入壁部
３１ディフューザ流路
３３冷却路
３６給水口
３７排水口

Claims

軸受ハウジング、該軸受ハウジングの両端に設けられたタービンハウジング、コンプレッサハウジングを具備し、前記軸受ハウジングに回転自在に支持されたタービン軸の一端に前記タービンハウジングに収納されるタービン翼車が設けられ、前記タービン軸の他端に前記コンプレッサハウジングに収納されるコンプレッサ翼車が設けられる過給機に於いて、前記コンプレッサハウジングに形成されるディフューザ部がディフューザ流路及び該ディフューザ流路を挾んで対峙するシールプレート臨接部、ハウジング臨接部により構成され、少なくとも前記シールプレート臨接部に冷却路を設け、前記軸受ハウジングに給水口、排水口を設けると共に該給水口、排水口と前記冷却路とを連絡水路により連通し、前記給水口、排水口より冷却水を給排することで前記シールプレート臨接部を冷却する様にしたことを特徴とする過給機。
前記冷却路はシールプレート臨接部内部に形成され、前記冷却路は過給機の軸受ハウジングに設けられる冷却路に連通する請求項１の過給機。
前記シールプレート臨接部、ハウジング臨接部の内、少なくともハウジング臨接部に撥油膜を形成した請求項１の過給機。
前記撥油膜は弗素樹脂をコーティングして形成した請求項３の過給機。
前記軸受ハウジングの前記タービンハウジングとの接合面に沿って冷却水路が形成され、該冷却水路は他の連絡水路により前記給水口、排水口に連通され、前記給水口、排水口より冷却水を給排する様構成した請求項１の過給機。