JPH031481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、タービンの容量を運転条件に応じ
て変化しうるようにした可変容量型ラジアルター
ビン装置に関する。

内燃機関用のターボ過給機に用いられるラジア
ルタービンなど、運転条件によつてタービンに流
入するガスの流量が異なるものにあつては、常時
良好なタービン効率を得ることは難しく、したが
つてある条件下で最良の効率を発揮するように設
計しても、これを大きく外れた運転域では効率が
低下したり、過給圧に過不足を生じかねない。

このため、本出願人から、ターボ容量を可変に
して広い運転域で良好なタービン効率を保ち、最
適過給を行なえるようにした可変容量型のラジア
ルタービン装置が提案されている（特開昭53−
136113号、54−84123号公報等）。

これを説明すると、第１図、第２図に示すよう
に、タービンハウジング１に排気ガス入口部２か
ら徐々に通路断面積が減少してノズル部３に至る
導入通路４と、この導入通路４に続き所定の断面
勾配でタービンロータ５を包囲形成するスクロー
ル通路６とを備えているが、このスクロールの巻
き始めの舌部７を分割し、その舌部７後端を支持
する軸８を回動支点としてタービン半径方向に揺
動できるように形成している。

そして、この軸８の一端に取り付けられたレバ
ー９をアクチユエータ１０等により回動してノズ
ル部３の断面積を変化させる。

エンジンの排気ガス量の多い高速高負荷時にノ
ズル部３の断面積を大きくすれば、抵抗が減つて
タービン効率が高められ、排気ガス量の少ない比
較的低速低負荷時にノズル部３を絞ることによ
り、ガスの流入速度を高めて低速域における機関
トルク特性を改善し、かつ良好な過給応答性を得
るのである。

しかしながら、この従来装置にあつては、ター
ビンハウジング１と舌部７との間のシール性を保
つために、タービンハウジング１を第２図のＢ−
Ｂ線付近で二分割し、その摺動面を機械加工する
ことが必要であつた。また、構造が複雑となり、
このためコストが高くなると共に、小型形状、組
付性等の点から舌部７の回転軸８の径を大きくと
れず、高温高圧下での耐久性に問題が生じてい
た。

この発明は、このような問題点に着目してなさ
れたもので、タービンハウジングのスクロール舌
部先端に棒状部材を取付け、この棒状部材の断面
を所定形状に設定し、運転条件に応じてこの棒状
部材を回転するよう構成することにより、ノズル
部の断面積を可変にして良好なタービン効率を得
ると共に、コストを低減し耐久性の向上を図つた
可変容量型ラジアルタービン装置の提供を目的と
する。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施例を示す要部断面図、第
４図はそのＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

タービンハウジング１の排気ガス入口部２から
徐々に通路断面積が減少しノズル部３へと続く
が、このノズル部３を形成するスクロール１１の
舌部１２の先端に所定断面形状の棒状部材１３が
配設される。

この棒状部材１３は、タービンハウジング１の
一方から貫通し、タービンロータ５の軸と平行に
かつ摺動自由に嵌装される。そして、この棒状部
材１３の軸端に図示しないアクチユエータが連結
され、アクチユエータの駆動に応じて棒状部材１
３は回転しその回転位置が選定されるようにして
いる。

この棒状部材１３の断面形状は、図のようにタ
ービンハウジング１との嵌合部１４が円筒形で、
排気ガス通路に露出する部分の断面は、その嵌合
部１４とほぼ同形の真円部１５と、一側面が削ら
れた直線部（あるいは所定の曲線形状でも良い）
１６とを有する。

そして、この棒状部材１３を回転してその直線
部１６でノズル部３を形成するときに、ノズル部
３の断面勾配が排気ガス入口部２から滑かに連続
し段差が生じないように、スクロール舌部１２の
ノズル側壁面に対する棒状部材１３の取付け位置
ならびに直線部１６の形状が定められる。同じ
く、この場合スクロール舌部１２先端に近接して
その隙間を最小限にとどめる。

また、このとき棒状部材を側面から見ると（第
４図参照）、その凹部１７がハウジング壁面と滑
かに連続し、これらで良好なノズル断面を形成し
ている。

この棒状部材１３の回転位置は、前記アクチユ
エータの駆動により第３図、第５図、第６図の３
か所イ，ロ，ハが選択され、したがつて第３図イ
の場合にノズル断面積が最大、第５図ロの場合に
中間、第６図ハの場合に最小となる。

これにより、ノズル断面積を切換えることがで
き、タービン容量を可変することができる。第３
図イを基準にして、排気流量が比較的少ないとき
の第５図ロ、第６図ハの修正流量（流速上昇によ
り流量が増量したと考える）を第７図に示す。

即ち、タービンロータ５の回転力は導入される
排気流量に比例するが、エンジンの排気ガス量が
少ない低速低負荷域にはノズル部３からの排気の
流速に対応し、流速が高いときほどタービンロー
タ５が高回転し実質的に流量が増大する。

したがつて、第５図ロ、第６図ハとなるほど流
速が高められるから、タービンロータ５の回転が
上昇し、低速低負荷域における良好なタービン効
率を得ることができる。

一方、エンジンの排気ガス量が多い比較的高速
高負荷域では、ノズル断面積が最大となる第３図
イに設定し、このため通路損失が軽減されて十分
な過給が行なわれ、同じく良好なタービン効率を
維持することができる。

また、この場合棒状部材１３の真円部１５によ
り、スクロール末尾の自由渦部での損失が迎えら
れ、より効率が高められる。

そして、本実施例では、従来例のようにタービ
ンハウジング１を２分割したり、難しい機械加工
をすることが不要となり、構造を簡素化してコス
トの低減が図れる。しかも、棒状部材１３の径を
大きくとれるため、耐久性が充分に高められ、高
温高圧下で使用されるタービンの信頼性を著しく
向上することができるのである。

なお、棒状部材１３の断面形状を第８図に示す
ように断面1/4円状に形成しても良く、このよう
にすればノズル断面積の選定範囲が拡がつてより
的確なターボ容量が得られる。

以上説明した通り、本発明によれば、タービン
ハウジングのスクロール舌部先端に断面所定形状
の棒状部材を配設し、この棒状部材の回動に応じ
てノズル部の断面積を切換えるようにしたので、
簡単な構造でタービン容量を的確に可変すること
ができると共に、コストの低減、耐久性の向上が
図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図、第２図はそのＡ−Ａ
線に沿う断面図、第３図は本発明の要部断面図、
第４図はそのＣ−Ｃ線に沿う断面図、第５図、第
６図はその作動状態図、第７図は本発明の流量特
性図、第８図は本発明の他の実施例を示す要部断
面図である。 １……タービンハウジング、２……排気ガス入
口部、３……ノズル部、４……導入通路、５……
タービンロータ、６……スクロール通路、１１…
…スクロール、１２……舌部、１３……棒状部
材、１５……真円部、１６……直線部、１７……
凹部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービンハウジングを貫通し断面所定形状の
   棒状部材を、タービンハウジングのノズル部を形
   成するスクロール舌部先端に近接してタービン軸
   と平行にかつ回転自在に嵌装し、この棒状部材の
   回動に応じて前記ノズル部の断面積を切換えるこ
   とを特徴とする可変容量型ラジアルタービン装
   置。