JP4487409B2 - Turbine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンに関するものであり、例えばターボチャージャに用いられる。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平10−8977号公報には、図5に示すようにハウジング61と、ハウジング61に形成された流体入口62と、ハウジング61と係合するロータ63と、ハウジング61に形成され、流体入口62からハウジング61内に導入された流体をロータ63に供給し、連通路64を介して互いに連通する第1,第2流体通路65,66とを備えたタービンが可変容量ターボチャージャに適用された例として開示されている。ここでは、第1通路65としての内周スクロールと第2通路66としての外周スクロールの容量が同じか、もしくは後者の方が少ない。この結果、タービンの可変容量レンジ(可変出力レンジ)が必要十分に取れない場合も出てくる。なお、第2通路66へは開閉弁67が開くことで流体が導入される。
【0003】
可変容量レンジを大きくするには、例えば、外周スクロールの容量を内周スクロールの容量に比べて大きくすれば良い。しかし、開閉弁66の開閉方向がタービン63の径方向に沿っており、流体入口62から外周スクロールに入った流体は、図6に示すように外周スクロールを乱流状態で流れてしまう。従って、外周スクロールから連通路64を介して内周スクロールへと流体がうまく流れ込まず、タービンの出力が期待するほど、向上しないと言う問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、複数の流体通路を持つタービンにおいて、一方の流体通路から他方の流体通路へと効率よく流体が流れ込むようにすることを、その技術的課題とする。
【0005】
上記課題を解決するための第1の技術的手段は、ハウジングと、前記ハウジングに形成された流体入口及び流体出口と、前記ハウジングと相対回転自在に係合するロータと、前記ハウジングに形成され、前記流体入口から流体を前記ロータに供給し、連通路を介して互いに連通する第1流体通路及び第2流体通路と、前記ハウジングに配設され、前記流体入口から流入される流体を前記第1流体通路及び前記第2流体通路の少なくとも何れか1つに供給可能に切り換える開閉弁と、を備え、前記開閉弁は、弁部と、前記弁部を回動可能に支持する回動軸と、で構成され、前記回動軸の軸芯方向は、前記ロータの軸方向と交わる方向に延在することである。
【0006】
上記課題を解決するための第2の技術的手段は、前記回動軸の軸芯方向は、前記ロータの軸方向と直交する方向に延在することである。
【0007】
上記課題を解決するための第3の技術的手段は、前記第1流体通路が内周側流体通路であって、前記第2流体通路が外周側流体通路であることである。
【0008】
上記課題を解決するための第4の技術的手段は、ターボチャージャの構成部品として用いられることである。
【0013】
【実施の形態】
図1は本発明の第1の実施の形態における可変容量ターボチャージャ10の断面図である。例えば図示しないエンジンに用いられる可変容量ターボチャージャ10は大きく分けてタービン11、ベアリング部12及びコンプレッサ13から構成されている。タービン11のハウジング21,22に収容されるタービンロータ14とコンプレッサ13のハウジングに収容されるコンプレッサロータ15はシャフト16の両端に固設されている。ベアリング部12には、シャフト16を回転自在に支承するベアリング17や潤滑機構18が配設されている。可変容量ターボチャージャのその他の詳細については、前記した特開平10−8977号公報などを参照されたい。
【0014】
タービン11について図1乃至図3を参照して詳しく説明すると、2分割されたハウジング21,22にはエンジンの図示しない排気系に連通する流体入口23と流体出口24が形成されている。これら出入口を連通するように内周スクロール25(第1流体通路/内周側流体通路)と外周スクロール26(第2流体通路/外周側流体通路)がハウジング21,22内に形成され、ハウジング21,22と相対回転自在に係合するタービンロータ14に流体入口23から流体を供給している。ここで、流体としては、エンジンの排気ガスのような高温ガスが例として挙げられる。内周スクロール25と外周スクロール26とはハウジング21に設けられた隔壁27によって区画されているが、両者は隔壁27に設けられらた複数の連通路28を介して互いに連通する。開閉弁(流体切替手段/整流手段)29は、流体入口23からハウジング21,22内に導入された流体を内周スクロール25にのみ(図3に実線で示す状態)、或いは内外周スクロール25,26の両方に(図3に点線で示す状態)供給するように切り替えるもので、ハウジング21,22に回動自在に支承されている。開閉弁29の回動方向はロータ14の軸方向と同一であり、言い換えると、内外周スクロール25,26の周方向もしくは延在方向に対して垂直な方向である。従って、外周スクロールに26に流れ込む流体は、図4に示すような旋回流を与えられる。開閉弁29を機械的に回動させるレバー32もロータ14の軸方向に回動するので、その図示しないアクチュエータを可変容量ターボチャージャの軸方向に、つまりコンプレッサ13側に配置でき、アクチュエータへの熱害が防止できる。なお、開閉弁29はたとえばエンジンの負荷状況や要求出力に応じて開閉制御されることができる。
【0015】
外周スクロール26は開閉弁29の直下流部から連通路28の直前部までの間において、外周スクロール26内を流れる流体に図2に示す渦巻状の流れ(旋回流)31を生じさせるひねり部(整流手段)30を備えている。つまり、開閉弁29の作用によって、またはひねり部30の作用によって、あるいは両者が相乗的に作用して、外周スクロール26内を流れる流体が連通路28を介して内周スクロール25に流れ込みやすいように径方向内向きの流れ成分を持つことになる。
【0016】
以上の構成からなる可変容量ターボチャージャの作用について説明すると、エンジンの負荷が低い時には開閉弁29を閉状態とし、内周スクロール25のみに流体が流れるようにする。つまり、エンジンの排気ガスが流体入口23から内周スクロール25を流れ、ロータ14を回転させた後に流体出口24から外部へと排出される。一方、エンジンの負荷が高い時には開閉弁29を開状態とし、内周スクロール25と外周スクロール26の両方に流体が流れるようにする。つまり、エンジンの排気ガスの一部は上記のとおり内周スクロール25を流れる一方で、別の一部は外周スクロール26を流れる。外周スクロール26へと流れ込んだ排気ガスは、開閉弁29やひねり部30によって渦巻状の流れ(旋回流)となって連通路28から内周スクロール25へと流れ込み、やはりロータ14を回転させて流体出口24から外部へと流出していく。なお、ロータ14の回転はシャフト16を介してコンプレッサロータ15に伝達し、この回転するコンプレッサロータ15によってエンジンの図示しない吸気管中の空気がエンジンに過給される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における可変容量ターボチャージャの断面図である。
【図2】図1におけるタービンのA方向矢視および部分断面図である。
【図3】図1におけるタービンのB−B断面図である。
【図4】図1における可変容量ターボチャージャの外周スクロール26内の流体の流れを示す図である。
【図5】従来技術における可変容量ターボチャージャの断面図である。
【図6】図5における可変容量ターボチャージャの外周スクロール66内の流体の流れを示す図である。
【符号の説明】
11・・・タービン
14・・・ロータ
21,22・・・ハウジング
23・・・流体入口
24・・・流体出口
25・・・内周スクロール(第1流体通路/内周側流体通路)
26・・・第2流体通路(第2流体通路/外周側流体通路)
28・・・連通路
30・・・ひねり部(整流手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbine, and is used, for example, in a turbocharger.
[0002]
[Prior art]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-8777, as shown in FIG. 5, a
[0003]
In order to increase the variable capacity range, for example, the capacity of the outer scroll may be made larger than the capacity of the inner scroll. However, the opening / closing direction of the on-off valve 66 is along the radial direction of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to allow a fluid to flow efficiently from one fluid passage to the other fluid passage in a turbine having a plurality of fluid passages.
[0005]
First technical means for solving the above-housing, a fluid inlet and a fluid outlet formed in said housing, a rotor engaged freely the housing relative rotation, is formed in the housing, the fluid from the fluid inlet is supplied to the rotor, a first fluid passage and second fluid passage communicating with each other via a communication passage, it is disposed in the housing, the fluid first that flows from the fluid inlet An on-off valve that switches to supply to at least one of the fluid passage and the second fluid passage, and the on-off valve has a valve portion and a rotation shaft that rotatably supports the valve portion, The axial direction of the rotating shaft extends in a direction intersecting with the axial direction of the rotor .
[0006]
The second technical means for solving the above problem is that the axial direction of the rotating shaft extends in a direction orthogonal to the axial direction of the rotor .
[0007]
A third technical means for solving the above-described problem is that the first fluid passage is an inner peripheral fluid passage and the second fluid passage is an outer peripheral fluid passage .
[0008]
A fourth technical means for solving the above problem is to be used as a component part of a turbocharger .
[0013]
Embodiment
FIG. 1 is a sectional view of a
[0014]
The
[0015]
The outer
[0016]
The operation of the variable capacity turbocharger having the above configuration will be described. When the engine load is low, the on-off
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a variable capacity turbocharger according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the turbine in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of the turbine in FIG.
4 is a view showing a flow of fluid in an outer
FIG. 5 is a cross-sectional view of a variable capacity turbocharger in the prior art.
6 is a diagram showing a flow of fluid in an outer peripheral scroll 66 of the variable capacity turbocharger in FIG. 5. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
26 ... 2nd fluid passage (2nd fluid passage / outer peripheral side fluid passage)
28 ...
Claims (4)
前記ハウジングに形成された流体入口及び流体出口と、
前記ハウジングと相対回転自在に係合するロータと、
前記ハウジングに形成され、前記流体入口から流体を前記ロータに供給し、連通路を介して互いに連通する第1流体通路及び第2流体通路と、
前記ハウジングに配設され、前記流体入口から流入される流体を前記第1流体通路及び前記第2流体通路の少なくとも何れか1つに供給可能に切り換える開閉弁と、を備え、
前記開閉弁は、弁部と、前記弁部を回動可能に支持する回動軸と、で構成され、
前記回動軸の軸芯方向は、前記ロータの軸方向と交わる方向に延在するタービン。A housing;
A fluid inlet and a fluid outlet formed in said housing,
A rotor engaged to be relatively rotatable with the housing,
Is formed in the housing, the fluid from the fluid inlet is supplied to the rotor, a first fluid passage and second fluid passage communicating with each other via a communication passage,
An on-off valve disposed in the housing and configured to switch the fluid flowing in from the fluid inlet to at least one of the first fluid passage and the second fluid passage;
The on-off valve is composed of a valve portion and a rotation shaft that rotatably supports the valve portion,
A turbine extending in a direction intersecting with an axial direction of the rotor .
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