WO2019171431A1 - ターボ過給機及び内燃機関 - Google Patents

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WO2019171431A1
WO2019171431A1 PCT/JP2018/008322 JP2018008322W WO2019171431A1 WO 2019171431 A1 WO2019171431 A1 WO 2019171431A1 JP 2018008322 W JP2018008322 W JP 2018008322W WO 2019171431 A1 WO2019171431 A1 WO 2019171431A1
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fastening portion
exhaust gas
back plate
bearing housing
housing
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PCT/JP2018/008322
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北村 剛
横山 隆雄
邦弘 冨川
誠 尾▲崎▼
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三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a turbocharger and an internal combustion engine including the turbocharger.
  • a turbine housing into which exhaust gas discharged from the internal combustion engine or the like is introduced usually has a complicated exhaust gas flow path formed inside a scroll passage or the like. Manufactured by casting.
  • the turbocharger is controlled so that the supercharging pressure does not exceed a preset maximum supercharging pressure.
  • a means for controlling the supercharging pressure a means having a variable nozzle for making the flow rate of the exhaust gas flowing into the turbine wheel variable or a bypass passage for allowing the exhaust gas to bypass the turbine wheel are provided, and the exhaust gas flow rate flowing through the bypass passage is determined.
  • There is a waste gate valve system that can adjust the supercharging pressure by adjusting.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a turbocharger having a variable nozzle mechanism
  • Patent Document 3 discloses a turbocharger adopting a waste gate valve system.
  • the turbine housing is fastened to the adjacent bearing housing using a fastener or the like.
  • the fastening portion is located radially outward from the center portion because of the provision of the variable nozzle mechanism.
  • the turbocharger adopting the waste gate valve system is not restricted to provide a variable nozzle mechanism, from the viewpoint of reducing the size of the bearing housing, the fastening portion is It is provided at a position close to the radial direction from the center.
  • the turbine housing When the turbine housing is manufactured by casting, the surface roughness of the wall surface forming the exhaust gas flow path becomes relatively large, and the friction loss of the exhaust gas increases. Therefore, there is a problem that the aerodynamic performance is deteriorated particularly in a scroll passage or the like. Further, since the wall thickness is relatively large in casting, there is a problem that the heat capacity of the wall portion increases and the heat loss of exhaust gas increases. In particular, in the initial stage of operation, the temperature of the exhaust gas is lowered, so that a transient performance drop occurs. In order to avoid the above problem, it is conceivable to manufacture the turbine housing by sheet metal processing. However, it is necessary to prepare complicated sheet metal parts, and the number of welding points increases, resulting in an increase in cost.
  • an embodiment aims to suppress a decrease in aerodynamic performance and an increase in heat loss of exhaust gas flowing through the turbine housing.
  • a turbocharger is: A turbine housing that houses a turbine wheel that is rotationally driven by exhaust gas; A bearing housing which is adjacent to the turbine housing and houses a rotating shaft to which the turbine wheel is mounted; A bypass passage that allows the exhaust gas to bypass the turbine wheel, and a waste gate portion having a valve body capable of adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass passage;
  • a turbocharger comprising: The turbine housing is formed with a scroll passage for supplying the exhaust gas to the turbine wheel at least radially outside the turbine wheel by casting, A fastening portion that fastens the turbine housing and the bearing housing is provided radially outward from the scroll passage.
  • the “outside in the radial direction” means outside in the radial direction with respect to the rotation axis.
  • the fastening portion is provided radially outside the scroll passage, so that the scroll passage forming portion of the turbine housing is disposed inside the fastening portion. Therefore, the bearing housing side facing surface of the scroll passage facing the bearing housing side does not necessarily have to be a thick wall. Therefore, a scroll passage can be formed by casting a turbine housing having an open surface on the bearing housing side facing surface of the scroll passage forming portion and disposing a thin back plate on the open surface.
  • the cast turbine housing can insert the polishing blade and the cutting blade into the scroll passage, and can cut or polish the wall surface forming the scroll passage. Therefore, the surface roughness can be reduced by the polishing blade to improve the aerodynamic performance against the exhaust gas, and the wall portion forming the scroll passage can be thinned by the cutting blade to suppress the heat loss of the exhaust gas. Moreover, since the core for forming a scroll channel
  • the conventional concept that the fastening portion is provided at a position close to the center portion in the radial direction from the viewpoint of making the bearing housing compact.
  • the above-described effects can be obtained by providing the fastening portion on the radially outer side from the scroll passage without being caught by the screw.
  • the scroll passage forming portion that forms the scroll passage is configured by a scroll passage forming portion that is open on a side facing the bearing housing side, A back plate is provided so as to close at least a bearing housing side opening surface of the scroll passage forming portion.
  • the scroll passage is formed by closing the bearing housing side open surface with a thin back plate, the amount of heat transferred from the exhaust gas to the scroll passage forming portion can be suppressed. Heat loss can be suppressed.
  • the bearing housing side facing surface of the scroll passage forming portion is an open surface, the polishing blade and the cutting blade can be inserted into the scroll passage as described above. Accordingly, the surface roughness can be reduced by the polishing blade to improve the aerodynamic performance against the exhaust gas, and the wall portion forming the scroll passage can be thinned by the cutting blade to suppress the heat loss of the exhaust gas.
  • path at the time of casting becomes unnecessary by making the bearing housing side opposing surface of a scroll channel
  • the heat loss of exhaust gas can be effectively suppressed by comprising a back board with a heat insulating material.
  • path among the said back boards is comprised thicker than the other site
  • the strength of the exhaust gas against the fluid pressure can be increased because the back plate of the portion disposed at the position closing the scroll passage is thicker than the other portions.
  • the thermal deformation of the back plate can be suppressed, and the shape of the scroll passage can be maintained. Therefore, the aerodynamic performance with respect to the exhaust gas can be maintained for a long time during operation.
  • the back plate in the configuration of (2) or (3), extends radially outward to the fastening portion, and the radially outer end of the back plate is fixed to the fastening portion. According to the configuration of (4) above, since the radially outer end portion of the back plate is fixed to the fastening portion, the back plate can increase the support strength against the fluid pressure of the exhaust gas.
  • the fastening portion is A first fastening portion provided in the turbine housing; A second fastening portion provided in the bearing housing; A fastener for fastening the first fastening portion and the second fastening portion; Consists of The radially outer end portion of the back plate is sandwiched between the first fastening portion and the second fastening portion.
  • the back plate can increase the support strength against the fluid pressure of the exhaust gas. .
  • the second fastening portion is constituted by a flange portion extending radially outward from the bearing housing.
  • the second fastening portion formed on the bearing housing side is constituted by a flange portion extending radially outward from the bearing housing, so the second fastening portion is made compact. it can.
  • the flange portion is provided in the entire circumferential direction of the bearing housing,
  • the fastening portion is provided in the entire circumferential direction of the bearing housing.
  • a heat insulating material filled between the back plate and the second fastening portion is provided. According to the configuration of (8), the heat transfer amount transmitted from the exhaust gas to the back plate can be suppressed by filling the heat insulating material between the back plate and the second fastening portion, and the heat loss of the exhaust gas is suppressed. it can.
  • the facing surface of the second fastening portion that faces the back plate is polished so as to reduce the thermal emissivity.
  • the thermal reflectance can be increased by polishing the facing surface facing the back plate of the second fastening portion to reduce the thermal emissivity.
  • the fastener comprises a bolt;
  • the first fastening portion and the second fastening portion are bolted.
  • the fastening strength can be increased and the fastening means can be reduced in cost by fastening the first fastening portion and the second fastening portion with a bolt.
  • An internal combustion engine having the structure of any one of (1) to (10), comprising a compressor housing that houses a compressor wheel integrally connected to the turbine wheel via a rotating shaft. When, At least one cylinder; An exhaust pipe for introducing the exhaust gas discharged from the cylinder into the turbine housing; An air supply pipe for supplying air to the cylinder via the compressor housing; Is provided.
  • the cutting blade and the polishing blade can be inserted into the scroll passage after the turbine housing is cast by providing the turbocharger having the above configuration.
  • This makes it possible to cut and polish the wall surface that forms the scroll passage, so that the surface roughness can be reduced and the aerodynamic performance against the exhaust gas can be improved. Can be suppressed.
  • a core for forming the scroll passage is not required at the time of casting, so that the cost of the casting process can be reduced.
  • turbocharger which concerns on one Embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the turbocharger which concerns on one Embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the turbocharger which concerns on one Embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the turbocharger which concerns on one Embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the turbocharger which concerns on one Embodiment.
  • an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
  • expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
  • the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of other constituent elements.
  • the turbocharger 10 (10A, 10B, 10C, 10D) includes a turbine housing 20, a bearing housing 30 adjacent to the turbine housing 20, and a compressor housing 40 adjacent to the bearing housing 30.
  • the turbine housing 20 accommodates a turbine wheel 22 that is rotationally driven by exhaust gas.
  • a rotating shaft 12 is provided across the housings and in the center of the housings.
  • the turbine wheel 22 is fixed to the rotating shaft 12 inside the turbine housing 20, and the compressor wheel 42 is fixed to the rotating shaft 12 inside the compressor housing 40.
  • the rotary shaft 12 is rotatably supported by a radial bearing 32 and a thrust bearing 34 provided inside the bearing housing 30.
  • the turbocharger 10 is controlled so that the supercharging pressure of the turbocharger 10 does not exceed a preset maximum supercharging pressure by adjusting the flow rate of the exhaust gas e passing through the turbine wheel 22.
  • a possible waste gate 50 is provided.
  • the waste gate portion 50 is provided in the bypass passage 52, which communicates with the exhaust gas introduction passage 26 provided on the upstream side of the turbine wheel 22 and the exhaust gas discharge passage 28 provided on the downstream side of the turbine wheel 22, and the bypass passage 52.
  • a valve body 54 that enables the flow rate of the exhaust gas e flowing through the bypass passage 52 to be adjusted. By operating the valve body 54 with an actuator (not shown) and adjusting the flow rate of the exhaust gas e flowing through the bypass passage 52, the supercharging pressure of the turbocharger 10 does not exceed a preset maximum supercharging pressure. Can be controlled.
  • valve body 54 may be a valve body that is operated by an actuator (not shown) and has a function that can simply open and close the bypass passage 52.
  • the turbine housing 20 of the turbocharger 10 is manufactured by casting.
  • a scroll passage 24 for supplying the exhaust gas e to the turbine wheel 22 is formed outside the turbine wheel 22 in the radial direction of the rotary shaft 12.
  • the scroll passage 24 communicates with the exhaust gas introduction passage 26, and supplies the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction passage 26 to the turbine wheel 22 through a throttle portion 23 formed in the turbine wheel 22.
  • a fastening portion 60 that fastens the turbine housing 20 and the bearing housing 30 is provided at a portion located radially outside the scroll passage 24.
  • the scroll passage forming portion 25 (the wall portion forming the scroll passage 24) of the turbine housing 20 is disposed inside the fastening portion 60. It becomes a form. Therefore, the bearing housing side facing surface of the scroll passage 24 facing the bearing housing side does not necessarily need to be configured with a thick wall. Therefore, the scroll passage 24 can be formed by casting the turbine housing 20 with the bearing housing side facing surface of the scroll passage forming portion 25 as an open surface 25c and arranging the thin back plate 14 on the open surface 25c.
  • the cast turbine housing 20 can insert a polishing blade and a cutting blade into the scroll passage 24, and can cut and polish the wall surface forming the scroll passage 24.
  • the aerodynamic performance with respect to the exhaust gas can be improved by reducing the thickness, and the wall portion forming the scroll passage 24 can be thinned by the cutting blade to suppress the heat loss of the exhaust gas.
  • path 24 at the time of casting becomes unnecessary by making the bearing housing side opposing surface of the scroll channel
  • the fastening portion 60 is located close to the central portion (rotating shaft 12) in the radial direction from the viewpoint of reducing the size of the bearing housing 30.
  • the above-mentioned effect can be obtained by providing the fastening portion 60 on the outer side in the radial direction from the scroll passage 24 without being bound by the existing concept of being provided on the scroll passage 24.
  • the exhaust gas introduction path 26 is formed in a housing 27 connected to the turbine housing 20.
  • the housing 27 is connected to an exhaust gas pipe 86 led from the internal combustion engine 80, and exhaust gas generated in the internal combustion engine 80 is introduced into the exhaust gas introduction path 26 via the exhaust gas pipe 86.
  • the fastening portion 60 is provided on the radially outermost portion of the turbine housing 20 and the bearing housing 30. As a result, the fastening portion 60 can be disposed radially outward from the scroll passage 24.
  • the scroll passage forming portion 25 has only a turbine housing side partition wall 25a and a radially outer partition wall 25b, the bearing housing side is opened, and the bearing housing side open surface 25c is formed. Is formed.
  • the back plate 14 is provided so as to close at least the bearing housing side open surface 25c.
  • the scroll passage 24 is formed by closing the bearing housing side open surface 25c with the back plate 14. Therefore, since the heat transfer amount transmitted from the exhaust gas to the scroll passage forming portion 25 can be suppressed by making the back plate 14 thin, heat loss of the exhaust gas can be suppressed. Further, since the bearing housing side facing surface of the scroll passage forming portion 25 is the open surface 25c, the polishing blade and the cutting blade can be inserted into the scroll passage 24 as described above. Accordingly, the surface roughness can be reduced by the polishing blade to improve the aerodynamic performance against the exhaust gas, and the wall portion forming the scroll passage can be thinned by the cutting blade to suppress the heat loss of the exhaust gas. Moreover, since the core for forming the scroll channel
  • the heat loss of exhaust gas can be further suppressed by configuring the back plate 14 with a high-strength material having high heat insulation performance.
  • the radially inner end of the back plate 14 is inserted into a gap formed between the turbine wheel 22 and the bearing housing 30, and is formed by the turbine housing 20 and the bearing housing 30. Supported. Thereby, the support strength of the back plate 14 can be increased.
  • the back plate 14 is formed of a circular plate-like body that is formed so that a circular hole into which the rotary shaft 12 is inserted is formed at the center, and is arranged so as to surround the rotary shaft 12.
  • the back plate 14 is disposed so as to cover at least the bearing housing side open surface 25c. In one embodiment, as shown in FIG. 1, the back plate 14 covers substantially the entire surface of the turbine housing 20 facing the bearing housing side, including the bearing housing side open surface 25 c and the back side of the turbine wheel 22. Placed in. Thereby, the heat loss of exhaust gas can be suppressed effectively.
  • the back plate 14 extends radially outward to the fastening portion 60, and the radially outer end of the back plate 14 is fixed to the fastening portion 60. According to this embodiment, since the radial direction outer side edge part of the backplate 14 is fixed to the fastening part 60, the backplate 14 can raise the support strength with respect to the fluid pressure of waste gas.
  • the fastening part 60 includes a first fastening part 62 provided in the turbine housing 20, a second fastening part 64 provided in the bearing housing 30, a first fastening part 62, and a first fastening part 62. 2 and a fastener 66 for fastening the fastening portion 64 to each other.
  • the radially outer end of the back plate 14 is sandwiched between the first fastening portion 62 and the second fastening portion 64. According to this embodiment, since the radially outer end of the back plate 14 is sandwiched between the first fastening portion 62 and the second fastening portion 64, the back plate 14 can increase the support strength against the fluid pressure of the exhaust gas. it can.
  • a donut-shaped space s is formed between the back plate 14 and the second fastening portion 64. In one embodiment, a space s is formed at a position facing the scroll passage 24 via the back plate 14.
  • a portion 14 a of the back plate 14 that is disposed at a position that closes the scroll passage 24 is configured to be thicker than other portions of the back plate 14.
  • path 24 is comprised thicker than another site
  • the thick portion 14a is disposed so as to block the bearing housing side open surface 25c. As a result, the thick portion 14a can form the scroll passage 24 with the turbine housing side partition wall 25a and the radially outer partition wall 25b of the scroll passage forming portion 25.
  • the thick portion 14a is formed of a donut-shaped circular plate-like body disposed so as to close the bearing housing side open surface 25c. In one embodiment, the thick portion 14 a is disposed in a donut-shaped space s formed between the back plate 14 and the second fastening portion 64. In one embodiment, as described above, the space s is formed at a position facing the scroll passage 24 via the back plate 14, and the thick portion 14a is disposed in the space s.
  • the first fastening portion 62 is provided on the radially outermost portion of the turbine housing 20, and the second fastening portion 64 is provided on the radially outermost portion of the bearing housing 30.
  • the fastener 66 is comprised by the coupling 66 (66a), and the 1st fastening part 62 and the 2nd fastening part 64 are fastened from the outer side by the coupling 66 (66a), and are fastened.
  • a recess 64 a is formed in the second fastening portion 64, and at least a part of the first fastening portion 62 is configured to be able to engage with the recess 64 a. Thereby, the positioning between the first fastening portion 62 and the second fastening portion 64 is easy.
  • the second fastening portion 64 formed in the bearing housing 30 is configured by a flange portion 68 that extends radially outward from the bearing housing 30. According to this embodiment, since the 2nd fastening part 64 is comprised by the flange part 68 extended to the radial direction outer side from the bearing housing 30, the bearing housing 30 can be compactized.
  • the flange portion 68 is provided in the entire circumferential direction of the bearing housing 30, and the fastening portion 60 is provided in the entire circumferential direction of the bearing housing 30. According to this embodiment, since the fastening portion 60 including the flange portion 68 and the flange portion 68 constituting the second fastening portion 64 is provided in the entire circumferential direction of the bearing housing 30, the support strength of the back plate 14 can be further improved. .
  • a heat insulating material 70 is filled between the back plate 14 and the second fastening portion 64.
  • the heat loss of exhaust gas can be suppressed by filling the heat insulating material 70 between the back plate 14 and the second fastening portion 64.
  • the first fastening portion 62 extends closer to the bearing housing than the back plate 14 in the axial direction of the rotating shaft 12. Thereby, the space s can be formed inside the first fastening portion 62. By forming the space s, a space for filling the heat insulating material 70 can be secured.
  • the heat insulating material 70 having a thermal conductivity of 0.1 W / m ⁇ K or less at normal temperature is filled. Thereby, the heat transfer from the exhaust gas to the back plate 14 can be effectively suppressed, and the heat loss of the exhaust gas can be effectively suppressed.
  • a donut-shaped space s is formed at a radially outer position corresponding to the scroll passage 24 between the back plate 14 and the second fastening portion 64, and the donut is formed in the space s.
  • the shape heat insulating material 70 is filled. Thereby, the heat loss of the exhaust gas flowing through the scroll passage 24 can be effectively suppressed.
  • the opposing surface 68a facing the back plate 14 of the second fastening portion 64 (for example, the flange portion 68) is polished so as to reduce the thermal emissivity.
  • the heat reflectivity can be increased by setting the facing surface of the second fastening portion 64 facing the back plate 14 to a surface having a low thermal emissivity. As a result, the amount of heat transferred from the exhaust gas to the back plate 14 can be reduced, so that heat loss of the exhaust gas can be suppressed.
  • the fastener 66 is constituted by a bolt 66 (66 b), and the first fastening portion 62 and the second fastening portion 64 are bolt-coupled.
  • the bolt 66 (66 b) is a single bolt.
  • bolt 66 (66b) is comprised with a double-tightening bolt.
  • an internal combustion engine 80 is a turbocharger 10 having the above-described configuration, and includes a compressor wheel 42 integrally connected via a turbine wheel 22 and a rotating shaft 12.
  • a turbocharger 10 including a compressor housing 40 is provided.
  • the internal combustion engine 80 combusts at least one combustion cylinder 82, an exhaust gas pipe 86 that introduces the exhaust gas e discharged from the combustion cylinder 82 into the turbine housing 20, and the supply air a through the compressor housing 40.
  • an air supply pipe 84 that supplies the cylinder 82 for supply.
  • the turbocharger 10 having the above configuration, a cutting blade and a polishing blade can be inserted into the scroll passage 24 from the outside after the turbine housing 20 is cast.
  • the wall surfaces (the turbine housing side partition wall 25a, the radially outer partition wall 25b, etc.) that form the scroll passage 24 can be cut and polished, so that the surface roughness of these wall surfaces is reduced and aerodynamic performance is improved.
  • the wall portions can be thinned to suppress heat loss of the exhaust gas e.
  • a core for forming the scroll passage 24 at the time of casting becomes unnecessary, so that the cost of the casting process can be reduced.
  • a decrease in aerodynamic performance and an increase in heat loss of exhaust gas flowing through a turbine housing constituting a turbocharger can be suppressed, and the performance and thermal efficiency of an internal combustion engine including the turbocharger can be improved.

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Abstract

一実施形態に係るターボ過給機は、排ガスによって回転駆動されるタービンホイールを収容したタービンハウジングと、前記タービンハウジングに隣接され、前記タービンホイールが取り付けられる回転軸を収容する軸受ハウジングと、前記排ガスが前記タービンホイールをバイパス可能にするバイパス通路、及び該バイパス通路を流れる前記排ガスの流量を調整可能な弁体を有するウェイストゲート部と、を備えるターボ過給機であって、前記タービンハウジングは、鋳造により少なくとも前記タービンホイールの径方向外側に前記排ガスを前記タービンホイールに供給するためのスクロール通路が形成され、前記スクロール通路より径方向外側に、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを締結する締結部が設けられる。

Description

ターボ過給機及び内燃機関
 本開示は、ターボ過給機及び該ターボ過給機を備える内燃機関に関する。
 内燃機関などの吸入空気を過給するターボ過給機において、内燃機関などから排出された排ガスが導入されるタービンハウジングは、スクロール通路など内部に複雑な排ガス流路が形成されるため、通常は鋳造により製造される。
 また、ターボ過給機は、過給圧が予め設定した最高過給圧を超えないように制御される。過給圧を制御する手段として、タービンホイールに流入する排ガスの流量を可変とする可変ノズルを備える手段や、排ガスがタービンホイールをバイパス可能にするバイパス通路を設け、該バイパス通路を流れる排ガス流量を調整することで、過給圧を調整可能とするウェイストゲートバルブ方式がある。
 特許文献1及び2には、可変ノズル機構を備えたターボ過給機が開示され、特許文献3には、ウェイストゲートバルブ方式を採用したターボ過給機が開示されている。
 タービンハウジングは隣接される軸受ハウジングと締結具などを用いて締結される。特許文献1及び2に開示されているように、可変ノズル機構を備えたターボ過給機においては、可変ノズル機構を設ける関係上、上記締結部は中心部から径方向外側に離れた位置になる。一方、ウェイストゲートバルブ方式を採用したターボ過給機は、可変ノズル機構を設ける制約はないので、軸受ハウジングのコンパクト化を図る観点から、特許文献3に開示されているように、上記締結部は中心部から径方向に近い位置に設けられている。
米国特許第9011089号明細書 特開2014-034910号公報 特開2012-057546号公報
 タービンハウジングを鋳造によって製作する場合、排ガス流路を形成する壁面の表面粗さが比較的大きくなり、排ガスの摩擦損失が増加する。そのため、特にスクロール通路などで空力性能が低下するという問題がある。また、鋳造では壁部の肉厚が比較的大きくなるために、壁部の熱容量が増加し、排ガスの熱損失が増加するという問題がある。特に、運転初期段階では、排ガスの温度低下が起こるため、過渡的な性能の低下が起こる。
 上記問題を回避するため、タービンハウジングを板金加工で製造ことが考えられるが、複雑な板金部品を用意する必要があると共に、溶接個所が増大するため、コスト高となる。
 一実施形態は、鋳造によって製造されるタービンハウジングの上記問題に鑑み、タービンハウジングを流れる排ガスの空力性能の低下と熱損失の増加を抑制することを目的とする。
 (1)一実施形態に係るターボ過給機は、
 排ガスによって回転駆動されるタービンホイールを収容したタービンハウジングと、
 前記タービンハウジングに隣接され、前記タービンホイールが取り付けられる回転軸を収容する軸受ハウジングと、
 前記排ガスが前記タービンホイールをバイパス可能にするバイパス通路、及び該バイパス通路を流れる前記排ガスの流量を調整可能な弁体を有するウェイストゲート部と、
 を備えるターボ過給機であって、
 前記タービンハウジングは、鋳造により少なくとも前記タービンホイールの径方向外側に前記排ガスを前記タービンホイールに供給するためのスクロール通路が形成され、
 前記スクロール通路より径方向外側に、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを締結する締結部が設けられる。
 なお、上記「径方向外側」とは、上記回転軸に対して径方向外側であることを意味する。
 上記(1)の構成によれば、上記締結部がスクロール通路より径方向外側に設けられるため、タービンハウジングのスクロール通路形成部は該締結部の内側に配置される形となる。従って、軸受ハウジング側に対向するスクロール通路の軸受ハウジング側対向面は、必ずしも厚肉壁とする必要がなくなる。そこで、スクロール通路形成部の軸受ハウジング側対向面を開放面としたタービンハウジングを鋳造し、該開放面に薄肉の背板を配置してスクロール通路を形成することができる。
 これによって、鋳造後のタービンハウジングは、スクロール通路に研磨刃及び切削刃を挿入可能になり、スクロール通路を形成する壁面の切削や研磨が可能になる。そのため、研磨刃によって面粗さを低減して排ガスに対する空力性能を向上できると共に、切削刃によってスクロール通路を形成する壁部を薄肉化して排ガスの熱損失を抑制できる。また、スクロール通路形成部の軸受ハウジング側対向面を開放面とすることで、鋳造時にスクロール通路を形成するための中子が不要になるため、鋳造工程を低コスト化できる。
 本実施形態では、前述のように、ウェイストゲートバルブ方式を採用したターボ過給機においては、軸受ハウジングのコンパクト化を図る観点から、締結部を径方向において中心部から近い位置に設けるという既成概念に囚われず、締結部をスクロール通路より径方向外側に設けることで、上記作用効果を得ることができる。
 (2)一実施形態では、前記(1)の構成において、
 前記スクロール通路を形成するスクロール通路形成部は、前記軸受ハウジング側に対面する側が開放されたスクロール通路形成部で構成され、
 少なくとも前記スクロール通路形成部の軸受ハウジング側開放面を塞ぐように設けられた背板を備える。
 上記(2)の構成によれば、上記軸受ハウジング側開放面を薄肉の背板で塞ぐことでスクロール通路を形成するので、排ガスからスクロール通路形成部に伝達する熱伝達量を抑制できるため、排ガスの熱損失を抑制できる。また、スクロール通路形成部の軸受ハウジング側対向面を開放面としたことで、前述のように、スクロール通路に研磨刃及び切削刃を挿入可能になる。これによって、研磨刃によって面粗さを低減して排ガスに対する空力性能を向上できると共に、切削刃によってスクロール通路を形成する壁部を薄肉化して排ガスの熱損失を抑制できる。また、スクロール通路形成部の軸受ハウジング側対向面を開放面とすることで、鋳造時にスクロール通路を形成するための中子が不要になるため、鋳造工程を低コスト化できる。
 なお、背板を断熱材で構成することで、排ガスの熱損失を効果的に抑制できる。
 (3)一実施形態では、前記(2)の構成において、
 前記背板のうち前記スクロール通路を塞ぐ位置に配置された部位は、前記背板の他の部位より厚肉で構成される。
 上記(3)の構成によれば、スクロール通路を塞ぐ位置に配置された部位の背板が他の部位より厚肉で構成されるため、排ガスの流体圧に対する強度を高めることができる。また、背板の熱変形を抑制でき、スクロール通路の形状を維持できる。従って、運転中長時間に亘って排ガスに対する空力性能を維持できる。
 (4)一実施形態では、前記(2)又は(3)の構成において、
 前記背板は前記締結部まで径方向外側に向かって延在し、前記背板の径方向外側端部は前記締結部に固定される。
 上記(4)の構成によれば、背板の径方向外側端部が締結部に固定されるので、背板は排ガスの流体圧に対する支持強度を高めることができる。
 (5)一実施形態では、前記(4)の構成において、
 前記締結部は、
 前記タービンハウジングに設けられる第1締結部と、
 前記軸受ハウジングに設けられる第2締結部と、
 前記第1締結部と前記第2締結部とを締結する締結具と、
 で構成され、
 前記背板の前記径方向外側端部は、前記第1締結部と前記第2締結部とで挟持される。
 上記(5)の構成によれば、背板の径方向外側端部が第1締結部と第2締結部とで挟持されるので、背板は排ガスの流体圧に対する支持強度を高めることができる。
 (6)一実施形態では、前記(5)の構成において、
 前記第2締結部は前記軸受ハウジングから径方向外側に向かって延在するフランジ部で構成される。
 上記(6)の構成によれば、軸受ハウジング側に形成される第2締結部が、軸受ハウジングから径方向外側に向かって延在するフランジ部で構成されるので、第2締結部をコンパクト化できる。
 (7)一実施形態では、前記(6)の構成において、
 前記フランジ部は前記軸受ハウジングの周方向全域に設けられ、
 前記締結部は前記軸受ハウジングの周方向全域に設けられる。
 上記(7)の構成によれば、第2締結部を構成する上記フランジ部及びこのフランジ部によって形成される締結部が軸受ハウジングの周方向全域に設けられるので、排ガスの流体圧に対する背板の支持強度をさらに向上できる。
 (8)一実施形態では、前記(5)~(7)の何れかの構成において、
 前記背板と前記第2締結部との間に充填される断熱材を備える。
 上記(8)の構成によれば、背板と第2締結部との間に断熱材を充填させることで、排ガスから背板側へ伝達する熱伝達量を抑制でき、排ガスの熱損失を抑制できる。
 (9)一実施形態では、前記(5)~(8)の何れかの構成において、
 前記第2締結部の前記背板に対向する対向面は、熱放射率を低下させるように研磨加工されている。
 上記(9)の構成によれば、第2締結部の背板に対向する対向面を研磨加工して熱放射率を低下させることで、熱反射率を高めることができる。これによって、排ガスから背板側に伝達する熱伝達量を抑制でき、排ガスの熱損失を抑制できる。
 (10)一実施形態では、前記(5)~(9)の何れかの構成において、
 前記締結具はボルトで構成され、
 前記第1締結部と前記第2締結部とはボルト結合される。
 上記(10)の構成によれば、第1締結部と第2締結部とをボルトで締結することで、締結強度を高め、かつ締結手段を低コスト化できる。
 (11)一実施形態に係る内燃機関は、
 前記(1)~(10)の何れかの構成を有するターボ過給機であって、前記タービンホイールと回転軸を介して一体に接続されたコンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジングを備えるターボ過給機と、
 少なくとも1個のシリンダと、
 前記シリンダから排出された前記排ガスを前記タービンハウジングに導入する排ガス管と、
 給気を前記コンプレッサハウジングを介して前記シリンダに供給する給気管と、
 を備える。
 上記(11)の構成を有する内燃機関によれば、上記構成のターボ過給機を備えることで、タービンハウジングの鋳造後、スクロール通路に切削刃及び研磨刃を挿入可能になる。これによって、スクロール通路を形成する壁面の切削や研磨が可能になるため、面粗さを低減して排ガスに対する空力性能を向上できると共に、スクロール通路を形成する壁部を薄肉化して排ガスの熱損失を抑制できる。また、軸受ハウジング側仕切壁をなくすことで、鋳造時にスクロール通路を形成するための中子が不要になるため、鋳造工程を低コスト化できる。
 一実施形態によれば、タービンハウジングを流れる排ガスに対する空力性能の低下と熱損失を抑制できると共に、タービンハウジングの製造を低コスト化できる。
一実施形態に係るターボ過給機の縦断面図である。 一実施形態に係るターボ過給機の縦断面図である。 一実施形態に係るターボ過給機の縦断面図である。 一実施形態に係るターボ過給機の縦断面図である。
 以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
 例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
 例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
 例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
 一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
 図1~図4は幾つかの実施形態に係るターボ過給機10(10A、10B、10C、10D)を示す。
 図1~図4において、ターボ過給機10(10A~10D)のハウジングは、タービンハウジング20、タービンハウジング20に隣接した軸受ハウジング30及び軸受ハウジング30に隣接したコンプレッサハウジング40で構成される。タービンハウジング20は、内部に排ガスによって回転駆動されるタービンホイール22を収容している。タービンハウジング20、軸受ハウジング30及びコンプレッサハウジング40の内部には、これらハウジングに跨りかつこれらハウジング内の中心部に回転軸12が設けられる。また、タービンハウジング20の内部でタービンホイール22が回転軸12に固定され、コンプレッサハウジング40の内部でコンプレッサホイール42が回転軸12に固定されている。回転軸12は、軸受ハウジング30の内部に設けられたラジアル軸受32及びスラスト軸受34で回転自在に支持されている。
 また、ターボ過給機10には、タービンホイール22を通過する排ガスeの流量を調整することで、ターボ過給機10の過給圧が予め設定された最高過給圧を超えないように制御可能なウェイストゲート部50を備える。ウェイストゲート部50は、タービンホイール22の上流側に設けられた排ガス導入路26とタービンホイール22の下流側に設けられた排ガス排出路28とに連通するバイパス通路52と、バイパス通路52に設けられ、バイパス通路52を流れる排ガスeの流量を調整可能にする弁体54と、を有する。
 弁体54をアクチュエータ(不図示)で作動させてバイパス通路52を流れる排ガスeの流量を調整することで、ターボ過給機10の過給圧が予め設定された最高過給圧を超えないように制御できる。
 一実施形態では、弁体54はアクチュエータ(不図示)によって作動し、単にバイパス通路52を開閉可能なだけの機能を有する弁体であってもよい。
 また、ターボ過給機10のタービンハウジング20は鋳造により製造される。鋳造時に、タービンホイール22より回転軸12の径方向外側に排ガスeをタービンホイール22に供給するためのスクロール通路24が形成される。スクロール通路24は排ガス導入路26に連通し、排ガス導入路26から導入された排ガスをタービンホイール22に形成された絞り部23を介してタービンホイール22に供給する。
 さらに、スクロール通路24より径方向外側に位置する部位に、タービンハウジング20と軸受ハウジング30とを締結する締結部60が設けられる。
 上記構成によれば、締結部60がスクロール通路24より径方向外側に設けられるため、タービンハウジング20のスクロール通路形成部25(スクロール通路24を形成する壁部)は締結部60の内側に配置される形となる。従って、軸受ハウジング側に対向するスクロール通路24の軸受ハウジング側対向面は、必ずしも厚肉壁で構成する必要がなくなる。そこで、スクロール通路形成部25の軸受ハウジング側対向面を開放面25cとしたタービンハウジング20を鋳造し、該開放面25cに薄肉の背板14を配置してスクロール通路24を形成することができる。
 これによって、鋳造後のタービンハウジング20は、スクロール通路24に研磨刃及び切削刃を挿入可能になり、スクロール通路24を形成する壁面の切削や研磨が可能になるため、研磨刃によって面粗さを低減して排ガスに対する空力性能を向上できると共に、切削刃によってスクロール通路24を形成する壁部を薄肉化して排ガスの熱損失を抑制できる。また、スクロール通路形成部25の軸受ハウジング側対向面を開放面25cとすることで、鋳造時にスクロール通路24を形成するための中子が不要になるため、鋳造工程を低コスト化できる。
 本実施形態のように、ウェイストゲートバルブ方式を採用したターボ過給機10においては、軸受ハウジング30のコンパクト化を図る観点から、締結部60を径方向において中心部(回転軸12)から近い位置に設けるという既成概念に囚われず、締結部60をスクロール通路24より径方向外側に設けることで、上記作用効果を得ることができる。
 一実施形態では、図1に示すように、排ガス導入路26は、タービンハウジング20に接続されるハウジング27に形成される。ハウジング27は内燃機関80から導設される排ガス管86に接続され、内燃機関80で発生した排ガスは排ガス管86を介して排ガス導入路26に導入される。
 一実施形態では、締結部60はタービンハウジング20及び軸受ハウジング30の径方向最外側部に設けられる。これによって、締結部60は、スクロール通路24より径方向外側に配置できる。
 一実施形態では、図1に示すように、スクロール通路形成部25は、タービンハウジング側仕切壁25a及び径方向外側仕切壁25bのみを有し、軸受ハウジング側が開放され、軸受ハウジング側開放面25cが形成されている。背板14は、少なくとも軸受ハウジング側開放面25cを塞ぐように設けられる。
 この実施形態では、軸受ハウジング側開放面25cを背板14を用いて塞ぐことでスクロール通路24を形成する。従って、背板14を薄肉とすることで、排ガスからスクロール通路形成部25に伝達する熱伝達量を抑制できるため、排ガスの熱損失を抑制できる。また、スクロール通路形成部25の軸受ハウジング側対向面を開放面25cとしたことで、前述のように、スクロール通路24に研磨刃及び切削刃を挿入可能になる。これによって、研磨刃によって面粗さを低減して排ガスに対する空力性能を向上できると共に、切削刃によってスクロール通路を形成する壁部を薄肉化して排ガスの熱損失を抑制できる。また、スクロール通路形成部25の軸受ハウジング側対向面を開放面25cとすることで、鋳造時にスクロール通路24を形成するための中子が不要になるため、鋳造工程を低コスト化できる。
 一実施形態では、背板14を断熱性能が高い高強度の材料で構成することで、排ガスの熱損失をさらに抑制できる。
 一実施形態では、図1に示すように、背板14の径方向内側端は、タービンホイール22と軸受ハウジング30との間に形成された隙間に挿入され、タービンハウジング20と軸受ハウジング30とによって支持される。これによって、背板14の支持強度を高めることができる。
 一実施形態では、背板14は中心部に回転軸12が挿入される円形の孔が形成され、回転軸12を囲むように配置された円形の板状体で構成される。
 一実施形態では、背板14は、少なくとも軸受ハウジング側開放面25cを覆うように配置される。
 一実施形態では、図1に示すように、背板14は、軸受ハウジング側開放面25c及びタービンホイール22の背面側も含め、実質的に軸受ハウジング側に対面するタービンハウジング20の全面を覆うように配置される。これによって、排ガスの熱損失を効果的に抑制できる。
 一実施形態では、図1に示すように、背板14は、締結部60まで径方向外側に延在し、背板14の径方向外側端部は締結部60に固定される。
 この実施形態によれば、背板14の径方向外側端部が締結部60に固定されるので、背板14は排ガスの流体圧に対する支持強度を高めることができる。
 一実施形態では、図1に示すように、締結部60は、タービンハウジング20に設けられる第1締結部62と、軸受ハウジング30に設けられる第2締結部64と、第1締結部62と第2締結部64とを締結する締結具66と、で構成される。背板14の径方向外側端部は、第1締結部62と第2締結部64とで挟持される。
 この実施形態によれば、背板14の径方向外側端部が第1締結部62と第2締結部64とで挟持されるので、背板14は排ガスの流体圧に対する支持強度を高めることができる。
 一実施形態では、背板14と第2締結部64との間にドーナツ形状の空間sが形成される。
 一実施形態では、スクロール通路24に対して背板14を介して対面した位置に空間sが形成される。
 一実施形態では、図2に示すように、背板14のうち、スクロール通路24を塞ぐ位置に配置された部位14aは、背板14の他の部位より厚肉で構成される。
 この実施形態によれば、スクロール通路24を塞ぐ部位14aが他の部位より厚肉で構成されるため、排ガスの流体圧に耐えられる強度を得ることができる。また、背板14の熱変形を抑制でき、スクロール通路24の形状を維持できる。従って、運転中長時間に亘って排ガスに対する空力性能を維持できる。
 一実施形態では、図2に示すように、厚肉部位14aは軸受ハウジング側開放面25cを塞ぐように配置される。これによって、厚肉部位14aは、スクロール通路形成部25のタービンハウジング側仕切壁25a及び径方向外側仕切壁25bとでスクロール通路24を形成できる。
 一実施形態では、厚肉部位14aは軸受ハウジング側開放面25cを塞ぐように配置されたドーナツ形状の円形の板状体で構成される。
 一実施形態では、背板14と第2締結部64との間に形成されたドーナツ形状の空間sに厚肉部位14aが配置される。
 一実施形態では、上述のように、空間sは、スクロール通路24に対して背板14を介して対面した位置に形成され、該空間sに厚肉部位14aが配置される。
 一実施形態では、図1に示すように、第1締結部62はタービンハウジング20の径方向最外側部に設けられ、第2締結部64は軸受ハウジング30の径方向最外側部に設けられる。そして、締結具66がカップリング66(66a)で構成され、第1締結部62と第2締結部64とはカップリング66(66a)によって外側から締め付けられて締結される。
 一実施形態では、図1に示すように、第2締結部64には凹部64aが形成され、第1締結部62の少なくとも一部が凹部64aに篏合可能に構成されている。これによって、第1締結部62及び第2締結部64間の位置決めが容易である。
 一実施形態では、図1に示すように、軸受ハウジング30に形成される第2締結部64は軸受ハウジング30から径方向外側に向かって延在するフランジ部68で構成される。
 この実施形態によれば、第2締結部64が軸受ハウジング30から径方向外側に延在するフランジ部68で構成されるので、軸受ハウジング30をコンパクト化できる。
 一実施形態では、図1に示すように、フランジ部68は軸受ハウジング30の周方向全域に設けられ、締結部60は軸受ハウジング30の周方向全域に設けられる。
 この実施形態によれば、第2締結部64を構成するフランジ部68及びフランジ部68を含む締結部60が軸受ハウジング30の周方向全域に設けられるので、背板14の支持強度をさらに向上できる。
 一実施形態では、図3に示すように、背板14と第2締結部64との間に断熱材70が充填される。
 この実施形態によれば、背板14と第2締結部64との間に断熱材70を充填させることで、排ガスの熱損失を抑制できる。
 一実施形態では、第1締結部62は回転軸12の軸方向で背板14よりも軸受ハウジング側に延在する。これによって、第1締結部62の内側に空間sを形成できる。空間sを形成することで、断熱材70を充填するスペースを確保できる。
 一実施形態では、熱伝導度が常温で0.1W/m・K以下の断熱材70を充填する。これによって、排ガスからの背板14への熱伝達を効果的に抑制でき、排ガスの熱損失を効果的に抑制できる。
 一実施形態では、図3に示すように、背板14と第2締結部64との間でスクロール通路24に対応した径方向外側位置にドーナツ形状の空間sが形成され、該空間sにドーナツ形状の断熱材70が充填される。これによって、スクロール通路24を流れる排ガスの熱損失を効果的に抑制できる。
 一実施形態では、第2締結部64(例えばフランジ部68)の背板14に対向する対向面68aは、熱放射率を低下させるように研磨加工されている。
 この実施形態によれば、第2締結部64の背板14に対向する対向面を熱放射率が低い面とすることで、熱反射率を高めることができる。これによって、排ガスから背板14に伝達する熱伝達量を低減できるため、排ガスの熱損失を抑制できる。
 一実施形態では、図4に示すように、締結具66はボルト66(66b)で構成され、第1締結部62と第2締結部64とはボルト結合される。
 この実施形態によれば、第1締結部62と第2締結部64とをボルト66(66b)で締結することで、締結部60の締結強度を高め、かつ締結手段を低コスト化できると共に、ターボ過給機10の組立方法の自由度を広げることができる。
 一実施形態では、図4に示すように、ボルト66(66b)は片締めボルトで構成される。また、別な実施形態では、ボルト66(66b)は両締めボルトで構成される。
 一実施形態に係る内燃機関80は、図1に示すように、上記構成を有するターボ過給機10であって、タービンホイール22と回転軸12を介して一体に接続されたコンプレッサホイール42を内蔵するコンプレッサハウジング40を備えるターボ過給機10を備える。さらに、内燃機関80は、少なくとも1個の燃焼用シリンダ82と、燃焼用シリンダ82から排出された排ガスeをタービンハウジング20に導入する排ガス管86と、給気aをコンプレッサハウジング40を介して燃焼用シリンダ82に供給する給気管84と、を備える。
 上記構成によれば、上記構成のターボ過給機10を備えることで、タービンハウジング20の鋳造後、スクロール通路24に外部から切削刃及び研磨刃を挿入可能になる。これによって、スクロール通路24を形成する壁面(タービンハウジング側仕切壁25a、径方向外側仕切壁25b等)の切削や研磨が可能になるため、これら壁面の面粗さを低減して空力性能を向上できると共に、これら壁部を薄肉化して排ガスeの熱損失を抑制できる。また、軸受ハウジング側仕切壁をなくし、開放面25cとすることで、鋳造時にスクロール通路24を形成するための中子が不要になるため、鋳造工程を低コスト化できる。
 一実施形態によれば、ターボ過給機を構成するタービンハウジングを流れる排ガスの空力性能の低下と熱損失の増加を抑制できると共に、該ターボ過給機を備える内燃機関の性能や熱効率を向上できる。
 10(10A、10B、10C、10D)  ターボ過給機
 12  回転軸
 14  背板
  14a  厚肉部位
 20  タービンハウジング
 22  タービンホイール
 23  絞り部
 24  スクロール通路
 25  スクロール通路形成部
  25a  タービンハウジング側仕切壁
  25b  径方向外側仕切壁
  25c  軸受ハウジング側開放面
 26  排ガス導入路
 27  ハウジング
 28  排ガス排出路
 30  軸受ハウジング
 32  ラジアル軸受
 34  スラスト軸受
 40  コンプレッサハウジング
 42  コンプレッサホイール
 50  ウェイストゲート部
  52  バイパス通路
  54  弁体
 60  締結部
 62  第1締結部
 64  第2締結部
  64a  凹部
 66  締結具
  66(66a)  カップリング
  66(66b)  ボルト
 68  フランジ部
  68a  対向面
 70  断熱材
 80  内燃機関
 82  燃焼用シリンダ
 84  給気管
 86  排ガス管
 a   給気
 e   排ガス
 s   空間

Claims (11)

  1.  排ガスによって回転駆動されるタービンホイールを収容したタービンハウジングと、
     前記タービンハウジングに隣接され、前記タービンホイールが取り付けられる回転軸を収容する軸受ハウジングと、
     前記排ガスが前記タービンホイールをバイパス可能にするバイパス通路、及び該バイパス通路を流れる前記排ガスの流量を調整可能な弁体を有するウェイストゲート部と、
     を備えるターボ過給機であって、
     前記タービンハウジングは、鋳造により少なくとも前記タービンホイールの径方向外側に前記排ガスを前記タービンホイールに供給するためのスクロール通路が形成され、
     前記スクロール通路より径方向外側に、前記タービンハウジングと前記軸受ハウジングとを締結する締結部が設けられることを特徴とするターボ過給機。
  2.  前記スクロール通路を形成するスクロール通路形成部は、前記軸受ハウジングに対面する側が開放されたスクロール通路形成部で構成され、
     少なくとも前記スクロール通路形成部の軸受ハウジング側開放面を塞ぐように設けられた背板を備えることを特徴とする請求項1に記載のターボ過給機。
  3.  前記背板のうち前記スクロール通路を塞ぐ位置に配置された部位は、前記背板の他の部位より厚肉で構成されることを特徴とする請求項2に記載のターボ過給機。
  4.  前記背板は径方向外側に向かって前記締結部まで延在し、前記背板の径方向外側端部は前記締結部に固定されることを特徴とする請求項2又は3に記載のターボ過給機。
  5.  前記締結部は、
     前記タービンハウジングに設けられる第1締結部と、
     前記軸受ハウジングに設けられる第2締結部と、
     前記第1締結部と前記第2締結部とを締結する締結具と、
     で構成され、
     前記背板の前記径方向外側端部は、前記第1締結部と前記第2締結部とで挟持されることを特徴とする請求項4に記載のターボ過給機。
  6.  前記第2締結部は前記軸受ハウジングから径方向外側に向かって延在するフランジ部で構成されることを特徴とする請求項5に記載のターボ過給機。
  7.  前記フランジ部は前記軸受ハウジングの周方向全域に設けられ、
     前記締結部は前記軸受ハウジングの周方向全域に設けられることを特徴とする請求項6に記載のターボ過給機。
  8.  前記背板と前記第2締結部との間に充填される断熱材を備えることを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載のターボ過給機。
  9.  前記第2締結部の前記背板に対向する対向面は、熱放射率を低下させるように研磨加工されていることを特徴とする請求項5乃至8の何れか一項に記載のターボ過給機。
  10.  前記締結具はボルトで構成され、
     前記第1締結部と前記第2締結部とはボルト結合されることを特徴とする請求項5乃至9の何れか一項に記載のターボ過給機。
  11.  請求項1乃至10の何れか一項に記載の前記ターボ過給機は、
     前記タービンホイールと回転軸を介して一体に接続されたコンプレッサホイールと、
     該コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジングと、
     を備え、
     少なくとも1個のシリンダと、
     前記シリンダから排出された前記排ガスを前記タービンハウジングに導入する排ガス管と、
     給気を前記コンプレッサハウジングを介して前記シリンダに供給する給気管と、
     を備えることを特徴とする内燃機関。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3069609B1 (fr) * 2017-07-26 2019-08-23 Mmt ag Vanne de dosage de fluide

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6045722A (ja) * 1983-08-22 1985-03-12 Hitachi Ltd 排気タ−ビン過給機
JPS60113024A (ja) * 1983-11-24 1985-06-19 Honda Motor Co Ltd タ−ボチヤ−ジヤ
JPS61152926A (ja) * 1984-12-20 1986-07-11 ザ ギヤレツト コーポレーシヨン ガスベアリングを保護するベアリング保護装置
JPH11132051A (ja) * 1997-10-28 1999-05-18 Hitachi Ltd ターボチャージャ
JP2004092643A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Borgwarner Inc 流体流動発動機用のハウジング
JP2012057546A (ja) 2010-09-09 2012-03-22 Denso Corp 内燃機関の排気制御装置
JP2013533429A (ja) * 2010-08-03 2013-08-22 ボーグワーナー インコーポレーテッド 排気ガスターボチャージャ
JP2014034910A (ja) 2012-08-08 2014-02-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変容量型排気ターボ過給機
US9011089B2 (en) 2012-05-11 2015-04-21 Honeywell International Inc. Expansion seal
WO2016071959A1 (ja) * 2014-11-04 2016-05-12 三菱重工業株式会社 タービンハウジングおよびタービンハウジングの製造方法
WO2017154069A1 (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 三菱重工業株式会社 ターボチャージャー

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2981516A (en) * 1958-07-03 1961-04-25 Garrett Corp Turbine housing
US3489340A (en) * 1968-04-16 1970-01-13 Garrett Corp Centrifugal compressor
JPS6045722U (ja) * 1983-09-07 1985-03-30 山口 敏雄 道路標識類取付け用管柱
US4725206A (en) * 1984-12-20 1988-02-16 The Garrett Corporation Thermal isolation system for turbochargers and like machines
US4786238A (en) * 1984-12-20 1988-11-22 Allied-Signal Inc. Thermal isolation system for turbochargers and like machines
DE102010013264A1 (de) * 2010-03-29 2011-09-29 Continental Automotive Gmbh Turboladergehäuse mit einer Ventileinrichtung und Verfahren zur Herstellung eines solchen Turboladergehäuses
JP5598389B2 (ja) * 2011-03-17 2014-10-01 株式会社豊田自動織機 ターボチャージャの軸受ハウジングの冷却構造
CN108757063B (zh) * 2013-12-27 2021-04-02 三菱重工发动机和增压器株式会社 涡轮壳体
US10344666B2 (en) * 2014-09-01 2019-07-09 Garrett Transportation I Inc. Turbine wastegate
JP2016173068A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 ダイハツ工業株式会社 排気ターボ過給機
JP6705146B2 (ja) * 2015-10-07 2020-06-03 株式会社Ihi 流量可変バルブ機構及び過給機

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6045722A (ja) * 1983-08-22 1985-03-12 Hitachi Ltd 排気タ−ビン過給機
JPS60113024A (ja) * 1983-11-24 1985-06-19 Honda Motor Co Ltd タ−ボチヤ−ジヤ
JPS61152926A (ja) * 1984-12-20 1986-07-11 ザ ギヤレツト コーポレーシヨン ガスベアリングを保護するベアリング保護装置
JPH11132051A (ja) * 1997-10-28 1999-05-18 Hitachi Ltd ターボチャージャ
JP2004092643A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Borgwarner Inc 流体流動発動機用のハウジング
JP2013533429A (ja) * 2010-08-03 2013-08-22 ボーグワーナー インコーポレーテッド 排気ガスターボチャージャ
JP2012057546A (ja) 2010-09-09 2012-03-22 Denso Corp 内燃機関の排気制御装置
US9011089B2 (en) 2012-05-11 2015-04-21 Honeywell International Inc. Expansion seal
JP2014034910A (ja) 2012-08-08 2014-02-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変容量型排気ターボ過給機
WO2016071959A1 (ja) * 2014-11-04 2016-05-12 三菱重工業株式会社 タービンハウジングおよびタービンハウジングの製造方法
WO2017154069A1 (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 三菱重工業株式会社 ターボチャージャー

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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Publication number Publication date
US20210363915A1 (en) 2021-11-25
CN111630258B (zh) 2022-05-31
EP3744955B1 (en) 2023-05-03
US11384683B2 (en) 2022-07-12
JPWO2019171431A1 (ja) 2021-02-04
EP3744955A4 (en) 2020-12-30
JP7037634B2 (ja) 2022-03-16
EP3744955A1 (en) 2020-12-02
CN111630258A (zh) 2020-09-04

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