JP4943963B2 - 内燃機関の排気駆動過給機 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の内燃機関の排気駆動過給機に関する。

内燃機関の効率向上のため、内燃機関に排気駆動過給機を装備することは公知である。排気駆動過給機ないしターボチャージャの運転時、エンジンから排出される排気ガスが、排気駆動過給機のタービンにおいて膨張し、その際、タービンがエンジンに供給すべき燃焼空気を圧縮する排気駆動過給機の圧縮機を駆動する。そのような排気駆動過給機ないしターボチャージャの運転によって、内燃機関の効率を向上し得る。

特許文献１により、タービンの排気ガス流路を境界づける入口ハウジングと、ディフューザと、ノズルリングとタービンロータとを有する内燃機関の排気駆動過給機のタービンは公知である。ノズルリングは入口ハウジングの下流に、タービンロータはノズルリングの下流に、ディフューザはタービンロータの下流に各々配置され、該タービンロータの半径方向外側はカバーリングで境界づけられ、該カバーリングはノズルリングとディフューザとの間で排気ガス流路の半径方向外側壁を形成している。入口ハウジングとディフューザは、ノズルリングおよびカバーリングと共に、排気ガス流路を軸方向部分区域において半径方向外側を取り囲み、排気ガス流路から分離された環状通路を境界づけている。

特に排気ガス流路を境界づけるこれら構成要素ないしその一部は、排気駆動過給機の運転中に高温に曝される。そのため、構成要素又はその一部を冷却ないし絶縁することは従来から公知である。従来そのために、別個の装置として形成した冷却装置を採用しておりそのために、排気駆動過給機のタービンの構造が複雑となっている。
独国特許第１０１２５２５０号明細書

上述の点から出発し、本発明の課題は、内燃機関の新規な排気駆動過給機を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の内燃機関の排気駆動過給機によって解決される。本発明に基づき、入口ハウジングに、環状通路をタービンの周囲に接続する少なくとも１個の通路が一体形成され、タービンロータの半径方向外側を境界づけるカバーリング又はディフューザに、環状通路をディフューザにより形成された排気ガス流路区域に接続する少なくとも１個の通路が一体形成される。

入口ハウジング並びにディフューザに一体形成された通路を介して、排気駆動過給機の高温部品ないしタービンの高温部の比較的単純な手段による効果的冷却が実現される。タービンないし排気駆動過給機の運転中に漏れが生じたとき、場合によりタービンの周囲に集まった排気ガスが吸い込まれ、排気駆動過給機のディフューザに導かれる。

本発明の有利な実施態様を、従属請求項および以下の説明から明らかにする。

以下、図を参照し本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。

軸流タービンとして形成したタービンを持つ排気駆動過給機を例にとり、本発明を説明する。排気駆動過給機の軸流タービンの原理的構造は特許文献１で知られ、その開示内容も明らかに本発明に関連する。なおこの特許文献１の開示内容を参酌すれば、本発明は半径流タービンにも採用できる。

図１は、本発明に基づく排気駆動過給機のタービンにおいて、軸方向に延びる排気ガス流路の半径方向外側端を断面図で示す。排気ガス流路は、入口ハウジング１０と、ノズルリング１１と、タービンロータ１２と、ディフューザ１３からなる。図１はタービンロータ１２の、動翼１４の半径方向外側に位置する部分を示している。その場合、タービンロータ１２ないしその動翼１４は、排気ガス流路の半径方向外側に位置する端部が、カバーリング１５により境界づけられている。このカバーリング１５は、ノズルリング１１とディフューザ１３との間に置かれ、排気ガス流路の円周壁を形成している。

従って、タービンの軸方向に延びる排気ガス流路は、全部で４個の区域で構成され、その第１区域１６は入口ハウジング１０によって、第２区域１７はノズルリング１１によって、第３区域１８はカバーリング１５を含むタービンロータ１２によって、第４区域１９はディフューザ１３によってそれぞれ形成されている。

図１から解るように、更に、入口ハウジング１０とディフューザ１３とノズルリング１１とカバーリング１５は環状通路２０を境界づけている。この環状通路２０は、従来公知の排気駆動過給機のタービンの場合、排気ガス流路から完全に分離され、排気ガス流路の軸方向部分区域においてその半径方向外側を取り囲んでいる。

本発明に基づき、入口ハウジング１０に、環状通路２０をタービンの周囲に接続する少なくとも１個の通路２１が一体形成されている。

また、ディフューザ１３又はカバーリング１５に、環状通路２０をディフューザ１３で形成した排気ガス流路区域１９に接続する、少なくとも１個の通路２２が一体形成されている。

運転時、ディフューザ１３で形成された排気ガス流路区域１９内に、排気駆動過給機のタービンの周囲圧力に対し負圧が生じ、このため図１に矢印で示す如く、周囲空気が１個の或いは各々の通路２１を経て環状通路２０に吸い込まれ、該環状通路２０から１個の或いは各々の通路２２を経てディフューザ１３の排気ガス流路区域１９に吸い込まれる。

吸い込まれた比較的冷たい周囲空気によって、特にノズルリング１１並びにカバーリング１５の構成要素が冷却される。排気駆動過給機に漏れが存在し或いはタービンの周囲に排気ガスが集まるとき、その排気ガスは吸い込まれ、本発明に基づく排気駆動過給機のタービンのディフューザ１３に供給される。

本発明に基づく内燃機関の排気駆動過給機のタービンの部分概略断面図。

符号の説明

１０ 入口ハウジング、１１ ノズルリング、１２ タービンロータ、１３ ディフューザ、１４ 動翼、１５ カバーリング、１６〜１９ 排気ガス流路区域、２０ 環状通路、２１、２２ 通路

Claims (3)

1. 内燃機関のエンジンから出る排気ガス流を膨張するためのタービンと、内燃機関のエンジンに供給すべき燃焼空気流を圧縮するための圧縮機とを備え、タービンが、タービンの排気ガス流路を境界づける入口ハウジング（１０）と、ノズルリング（１１）と、タービンロータ（１２）と、ディフューザ（１３）とを有し、更に、入口ハウジング（１０）とノズルリング（１１）とディフューザ（１３）とが環状通路（２０）を境界づけている内燃機関の排気駆動過給機において、
   入口ハウジング（１０）に、環状通路（２０）をタービンの周囲に接続する少なくとも１個の通路（２１）が一体形成され、タービンロータ（１２）の半径方向外側を境界づけるカバーリング（１５）或いはディフューザ（１３）に、環状通路（２０）をディフューザ（１３）により形成された排気ガス流路区域（１９）に接続する少なくとも１個の通路（２２）が一体的に形成され、
   タービンの周囲空気が、入口ハウジング（１０）とディフューザ（１３）或いはカバーリング（１５）に設けられた通路（２１、２２）を介して吸い込まれ、環状通路（２０）を介して、ディフューザ（１３）により形成された排気ガス流路区域（１９）に導入されることを特徴とする内燃機関の排気駆動過給機。
2. ノズルリング（１１）および構築部品の構成要素を冷却するために使用されることを特徴とする請求項１記載の排気駆動過給機。
3. タービンロータ（１２）のカバーリング（１５）を冷却するために使用されることを特徴とする請求項１記載の排気駆動過給機。
   
   

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