JPH041310Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、エンジンのターボ過給装置に関す
る。

〔従来の技術〕

自動車等車両用のエンジンは、アイドル回転数
から最高回転数までの極めて広い回転数域に亘つ
て、しかも大きく変動する負荷範囲内で運転され
るので、その排気ガス量も大幅に変動する。した
がつて単一の流量特性を有する排気ガスタービン
では、エンジンから排出される排気ガスエネルギ
を十分に回収し利用することができない。そこ
で、タービンハウジング内に隔壁を設けて同ハウ
ジング内の排気ガス通路を２つ以上の流量特性を
異にする排気ガス通路に区分するとともに、上記
分割された排気ガス通路の１つ以上に弁装置を設
け、エンジンの回転数や負荷等の稼働条件に応じ
て上記弁装置を開閉し、排気ガスタービンの運転
効率を向上させるようにした可変容量ターボ過給
機がすでに提案されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、この種の可変容量ターボ過給機にお
ける排気ガスタービンでは、上記２以上の分割排
気ガス通路を開閉する弁装置の配置および構造に
関して種々の技術上の問題がある。その最も重要
な問題の１つは、上記弁の開閉によつて当然排気
ガスの通路が変更されるのであるが、その際、弁
開放状態および弁閉鎖状態のいずれの場合でも可
能な限りなだらかな流路形状が得られること、す
なわち流路抵抗をなるべく少なくして排気ガスの
圧力損失を小さくすることである。

このような、問題点を解決するものとして、第
４図に示すようなターボ過給装置１０が考えられ
る。

ターボ過給装置１０は、入口２２ａ，２２ｂ上
方に弁部材３４ａ，３４ｂ，弁座３２ａ，３２ｂ
をそなえた弁装置Ｖが配設されており、弁装置Ｖ
を介して排気マニホルド２６とターボ過給装置１
０の排気ガスタービン１２とが連結されている。

弁座３２ａ，３２ｂ，弁部材３４ａ，３４ｂは
Ｖ字形をなす面上に配設されて、弁部材３４ａ，
３４ｂの一方が閉状態のときに、その閉状態の弁
部材が、他方の弁部を通じて形成される通路の案
内部材となり、なだらかな通路が常に形成される
ようになつている。

なお、隔壁２０はターボ過給装置１０のタービ
ンハウジング１８から延在して形成され、排気ガ
スタービン１２においてタービンロータ１６の外
周側に、排気ガス通路Ａと排気ガス通路Ｂとを形
成している。

弁装置Ｖの下流開口３０ａ，３０ｂは入口２２
ａ，２２ｂに接続され、上流開口２８は排気マニ
ホルド２６に接続される。弁部材３４ａ，３４ｂ
は突軸３６ａ，３６ｂにより揺動腕３８ａ，３８
ｂに取り付けられており、揺動腕３８ａ，３８ｂ
は、弁装置Ｖに取り付けられた支持軸４０ａ，４
０ｂにより枢支されている。

弁装置Ｖは、着脱自在の蓋４２で密閉されてい
る。

ところで、このようなターボ過給装置１０にお
いては、弁装置Ｖが排気マニホルド２６との間に
介装されるため、その取り付けスペースを要し、
エンジン近傍のレイアウト上好ましくないという
不具合がある。

本考案は、これらの問題点の解消をはかろうと
するもので、タービンハウジングの排気ガス導入
部分に隔壁によつて仕切られた少なくとも２個の
入口を、弁によつて開閉してもなだらかな流路形
状が得られるようにするとともに、小さなスペー
スで弁を取り付けることができるようにした、可
変容量ターボ過給装置を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本考案の可変容量ターボ過給装置
は、ターボ過給装置において、タービンハウジン
グの排気ガス導入部分に隔壁によつて仕切られて
互いに流量特性の異なる第１と第２の入口をそな
えるとともに、過給容量を可変にすべく上記第１
の入口と第２の入口のそれぞれには開閉可能に装
置された弁装置が設けられ、各弁装置が、上記排
気ガス導入部分における上記隔壁の端縁部から上
記タービンハウジングの外周部へ向け傾斜する面
内において上記タービンハウジングと一体に形成
された弁座と、上記タービンハウジングに枢支さ
れた揺動腕と、同揺動腕に取付けられ上記弁座に
着座可能に配設された弁部材とにより構成される
とともに、上記タービンハウジングには揺動腕と
弁部材とを臨む位置に開口が設けられ、同開口に
着脱可能な蓋が装着されたことを特徴としてい
る。

〔作用〕

上述の本考案の可変容量ターボ過給装置では、
２個の弁装置の開閉の組み合わせにより、３通り
の排気ガス流量特性が得られ、また、タービンハ
ウジングの開口に着脱可能に装備された蓋を取り
外すことにより、弁部材と揺動腕とを一体のまま
でタービンハウジング内に出し入れできる。

さらに、弁部材が弁の開放状態においても閉鎖
状態においてもなだらかな排気ガス通路を形成す
る。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の一実施例について説
明すると、第１図はその要部縦断面図、第２，３
図はそれぞれその特性を示すグラフである。

第１図に示すように、ターボ過給装置１０にお
いて、タービンハウジング１８の排気ガス導入部
分Ｃに、隔壁２０によつて仕切られて互いに流量
特性の異なる第１と第２の入口２２ａ，２２ｂが
形成されている。

タービンハウジング１８の上部材１８ｂには、
排気ガス流通路方向に対し垂直方向に上記排気ガ
ス流通路に面するように開口１８ａが形成されて
おり、弁部材３４、揺動腕３８ａから構成される
弁装置Ｖが上記開口１８ａを挿通して上部材１８
ｂ内に支持されると共に上記開口を閉塞する蓋４
２が上部材１８ｂに取り付けられて上記開口１８
ａからの排気ガスの漏れを防止すると共に見栄え
の向上を図るように構成されている。

すなわち、タービンハウジング１８内周には、
隔壁２０の上端縁部から、ターボ過給装置１０外
側がわのタービンハウジング１８軸方向外周部へ
向け昇傾斜する面内において、つば状に延在す
る、弁座３２ａが形成されている。

そして、タービンハウジング１８には、その軸
方向における弁座３２ａ上端より外側がわに揺動
腕３８ａが揺動可能に枢支されている。

揺動腕３８ａ先端には、突軸３６ａを介し弁部
材３４が取り付けられており、弁部材３４はレバ
ー３８ｃを下方へ移動させたとき、弁座３２ａに
着座しうるように配設されている。

また、タービンハウジング１８の揺動腕３８ａ
と弁部材３４とを臨む軸方向端部開口１８ａには
揺動腕３８ａと弁部材３４とが一体のままで通過
しうる開口が設けられ、この開口に着脱可能な蓋
４２が装着されて閉鎖可能になつている。

一方、タービンハウジング１８は、入口２２
ａ，２２ｂの上方へ延在しており、上流開口２８
が排気マニホルド２６の下部開口に接続されてい
る。

そして、タービンハウジング１８の入口２２ｂ
から上方へ延在する上部材１８ｂは、上方へ向け
徐々に拡開するように形成されており、排気マニ
ホルド２６から入口２２ａ，２２ｂまたは入口２
２ｂへ至る通路がなだらかに形成されるようにな
つている。

このように、弁座３２ａ，弁部材３４，揺動腕
３８ａにより構成される弁装置Ｖがタービンハウ
ジング１８に内蔵されている。

また、タービンハウジング１８の入口２２ｂの
上方の上部材１８ｂにも、図示しないが弁座３２
ａ、弁部材３４および揺動腕３８ａよりなる弁装
置Ｖと同様の弁装置が装備されている。さらにレ
バー３８ｃは図示しないアクチユエータに連結さ
れており、エンジンの回転数、負荷等の稼働状態
に応じて開閉されるようになつている。

なお、本実施例では、弁部材３４が球面座によ
つて揺動腕３８ａの自由端部に支持されている
が、必ずしも球面座である必要はなく、平面座に
よつて支持されるようにすることもでき、この場
合には両者間に突軸３６ａの軸線方向にも適当な
遊隙を与えることが望ましい。

また、上記の上流開口２８、弁座３２ａの弁開
口、同弁開口から下流の入口２２ａ，２２ｂに至
る排気ガス通路の断面形状は、四隅を丸めた長方
形，長円形，楕円，円形のいずれでもよく、また
これらの組み合わせでもよい。さらに、弁部材３
４の形状は、上記弁座３２ａの弁開口の形状と大
体相似の形状であることが望ましい。

そして、図示装置では、タービンハウジング１
８内の排気ガス通路Ａは通路Ｂよりも大きい流量
特性を有するものとして示されている。

本考案の一実施例としての可変容量ターボ過給
装置は、上述のごとく構成されているので、エン
ジンの中低速、高負荷運転時（第２図のB₁領域）
には、弁部材３４が閉鎖され、排気マニホルド２
６からの排気ガスが、上流開口２８およびタービ
ンハウジングの入口２２ｂを通じ、排気ガス通路
Ｂを通つてロータ１６（第４図参照）の羽根に作
用し、排気ガスタービン１２を効率的に運転す
る。この状態で、閉じている弁部材３４が、隔壁
２０上端部からタービンハウジング１８外側へ向
け昇傾斜する面内に配設されているので、弁部材
３４とタービンハウジング１８における上部材１
８ｂの軸方向外側内周とが協働して、上流開口２
８から入口２２ｂに至る大体なだらかに屈曲した
抵抗の少ない排気ガス通路を形成する。

一方、タービンハウジング１８の上部材１８ｂ
における軸方向内側内周は、なだらかに形成され
ており、なだらかな抵抗の少ない排気通路を形成
する。

すなわち、排気ガス通路Ｂを通じ、第３図の符
号A₁で示す流量特性に従い排気ガスが供給され
る。

また、エンジンの中高速、高負荷運転状態（第
２図のB₂領域）には、入口２２ｂ側の弁部材３
４が閉鎖され、排気マニホールド２６からの排気
ガスが上流開口２８およびタービンハウジングの
入口２２ａを通じ、排気ガス通路Ａを通つてロー
タ１６（第４図参照）の羽根に作用し、排気ガス
タービン１２を効率的に運転する。すなわち第３
図の符号A₃で示す流量特性にしたがい排気ガス
が供給される。

さらに、エンジン回転数にかかわらず低負荷運
転時（第２図のB₃領域）には、弁部材３４が開
かれ、上流開口２８から弁装置Ｖ部に流入した排
気ガスは、中央の隔壁２０によつて左右に分割さ
れた通路を通り、排気ガス通路Ａ，Ｂの両方から
タービンロータ１６（第４図参照）に供給され
る。この場合にも開かれた弁部材３４が上記上部
材１８ｂと協働して排気ガス流路の一側壁として
の役目を果たすこととなる。

このようにして、排気マニホルド２６内の排気
ガスは、なだらかな通路を通じ、排気ガス通路
Ａ，Ｂから流入し、第３図に符号A₂で示す流量
特性により供給されるようになる。

上述したように、ターボ過給機の排気ガスター
ビンとエンジンの排気装置例えば排気マニホルド
との間に、弁座および弁部材を特殊な態様で配置
することによつて、エンジンの運転状態に応じそ
の排気ガスを適切な、そして流通抵抗が小さい選
択された通路を経て排気ガスタービンに供給する
ことができる。

なお、弁座３２は、大体鉛直面に対し、45度の
角度で交差する面（必ずしも平面でなくてもよ
い）内に配置されることが最も好ましいが、その
角度は約30度から60度まで幅広く変更することが
可能であり、概ね同様の効果が得られる。

さらに本考案の応用例として、排気ガスタービ
ンハウジング内に実施例における通路Ａ，Ｂの他
に第３の排気ガス通路を設けることができ、この
場合第３通路は弁を有しない通路とすることもで
きるし、上記弁部材３４，３４とは別の第３の弁
によつて開閉されるようにすることもできる。

上述のように、弁装置Ｖをタービンハウジング
１８と一体に設けることにより、エンジンの運転
状態に応じて開閉される弁装置Ｖが、大きなスペ
ースを要しないで装備できる。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案の可変容量ターボ
過給装置によれば、ターボ過給装置において、タ
ービンハウジングの排気ガス導入部分に隔壁によ
つて仕切られて互いに流量特性の異なる第１と第
２の入口をそなえるとともに、過給容量を可変に
すべく上記第１の入口と第２の入口のそれぞれに
は開閉可能に装備された弁装置が設けられ、各弁
装置が、上記排気ガス導入部分における上記隔壁
の端縁部から上記タービンハウジングの外周部へ
向け傾斜する面内において上記タービンハウジン
グと一体に形成された弁座と、上記タービンハウ
ジングに枢支された揺動腕と、同揺動腕に取付け
られ上記弁座に着座可能に配設された弁部材とに
より構成されるとともに、上記タービンハウジン
グには揺動腕と弁部材とを臨む位置に揺動腕と弁
部材とが一体のままで通過しうる開口が設けら
れ、同開口に着脱可能な蓋が装着されたという簡
素な構成で安価な装置により、次のような効果な
いし利点が得られる。

(1) ２個の弁装置で、３通りの排気ガスの流量特
性が得られる。

(2) タービンハウジングの開口に装着された蓋を
取り外すことにより、組み立て時や整備時など
に弁部材と揺動腕とを一体のままでタービンハ
ウジング内に出し入れでき、組み立て時や整備
時における調整、特に弁部材と弁座との当接に
よるシールの調整を簡単に行なうことができ
る。

(3) エンジン運転状態に応じて開閉する弁装置
を、大きなスペースを要しないで取付けること
ができるようになり、上述の装置がコンパクト
に形成される利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の一実施例としての可変容
量ターボ過給装置を示すもので、第１図はその要
部縦断面図、第２，３図はそれぞれの特性を示す
グラフであり、第４図は従来の問題点を解決した
一例としての可変容量ターボ過給装置を示す要部
縦断面図である。 １０……ターボ過給装置、１２……排気ガスタ
ービン、１４……コンプレツサ、１６……タービ
ンロータ、１８……タービンハウジング、１８ａ
……開口、１８ｂ……上部材、２０……隔壁、２
２……排気ガス入口、２２ａ，２２ｂ……入口、
２４……弁ケーシング、２６……排気マニホル
ド、２８……上流開口、３０ａ，３０ｂ……下流
開口、３２ａ，３２ｂ……弁座、３４，３４ａ，
３４ｂ……弁部材、３６ａ，３６ｂ……突軸、３
８ａ，３８ｂ……揺動腕、３８ｃ……レバー、４
０ａ，４０ｂ……支持軸、４２……蓋、４４……
隔壁、Ａ，Ｂ……排気ガス通路、Ｃ……排気ガス
導入部分、Ｖ……弁装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ターボ過給装置において、タービンハウジング
   の排気ガス導入部分に隔壁によつて仕切られて互
   いに流量特性の異なる第１と第２の入口をそなえ
   るとともに、過給容量を可変にすべく上記第１の
   入口と第２の入口のそれぞれには開閉可能に装備
   された弁装置が設けられ、各弁装置が、上記排気
   ガス導入部分における上記隔壁の端縁部から上記
   タービンハウジングの外周部へ向け傾斜する面内
   において上記タービンハウジングと一体に形成さ
   れた弁座と、上記タービンハウジングに枢支され
   た揺動腕と、動揺動腕に取付けられ上記弁座に着
   座可能に配設された弁部材とにより構成されると
   ともに、上記タービンハウジングには揺動腕と弁
   部材とを臨む位置に揺動腕と弁部材とが一体のま
   まで通過しうる開口が設けられ、同開口に着脱可
   能な蓋が装着されたことを特徴とする。可変容量
   ターボ過給装置。