JPH0355791Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は機関を過給するターボチヤージヤにお
いて、排気タービン破損時に潤滑油の流出を防止
する装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関の出力向上を目指して吸気を過給する
ことは良く知られているが、このために機関の排
気エネルギを利用して過給を行うターボチヤージ
ヤがある（例えば「ターボチヤージヤの理論と実
際」桜井一郎訳、鉄道日本社 昭和56年７月１日
発行 参照）。

このターボチヤージヤの構造について第６図に
もとづいて説明する。

機関の排気ガスを受けて回転する排気タービン
１は、タービンハウジング２の内部にタービンロ
ータ３が配置され、このタービンロータ３と回転
軸４を介して同軸上に吸気コンプレツサ５のイン
ペラ６が連結され、タービンロータ３と一体的に
インペラ６がコンプレツサハウジング７の内部で
回転し、図示しない機関吸気通路に空気を過給す
る。前記回転軸４はベアリングハウジング８にフ
ロートメタル９，１０を介して回転自由に支持さ
れ、このフロートメタル９，１０にはベアリング
ハウジング８に形成した潤滑油の供給通路１１を
経由して機関の潤滑油の一部が供給される。フロ
ートメタル９，１０を潤滑した油は、ベアリング
ハウジング８の出口部１２から機関のオイルパン
へと還流される。

回転軸４の吸気コンプレツサ５側にはスラスト
カラー１３が取付られ、ベアリングハウジング８
に固定したスラストメタル１４に接触して回転軸
４が軸方向に移動しないように保持している。

また回転軸４の排気タービン１側にはシールリ
ング１５が嵌合し、ベアリングハウジング８の内
周との間からタービンロータ３側に潤滑油が流出
しないようにシールしている。

なお、タービンロータ３のもつ熱が直接的に軸
受側に伝達されることのないように、タービンロ
ータ３の背面に位置して、ベアリングハウジング
８にはヒートインシユレータ１６が取付られてい
る。

ターボチヤージヤのタービンロータ３の回転は
機関の運転条件にもよるが、毎分数万回転にも上
昇し、そのため回転軸４の軸受部、つまりフロー
トメタル９，１０には多量の潤滑油を供給する必
要があり、通常は機関の潤滑油を利用してこの一
部を供給通路１１からフロートメタル９，１０に
送り込むことにより、回転軸４が焼き付くことの
ないように強制潤滑している。

（考案が解決しようとする問題点） 前記タービンロータ３は高温の排気ガスに接触
するため、耐熱性や高温強度の必要から耐熱合金
を用いるのが普通であるが、ターボラグや高温特
性の改善をはかるうえから、従来の耐熱合金より
も軽量でかつ耐熱性に優れた、窒化珪素、炭化珪
素等のセラミツクスを用いてタービンロータ３を
製作することが提案されている（例えば特開昭57
−88201号公報参照）。

この場合、回転軸４の一部もタービンロータ３
と一体のセラミツクスで形成されており、途中に
金属のシヤフトが接合されるようになつている。

ところがこのようにセラミツクスで形成したタ
ービンロータ３は、耐熱合金に比べて耐衝撃性に
やや難点があり、このため激しい振動や熱衝撃が
加わると、極端な場合には、タービンロータ３や
回転軸４の一部が破損することも想定される。

万一、タービンロータ３が破損するようなこと
があると、フロートメタル９に供給されていた潤
滑油は排気タービン１側へ多量に流出し、ターボ
チヤージヤと潤滑油を共用する機関（原動機）が
潤滑油不足に陥るという不具合を生じる。

なお、タービンロータを金属材料で形成したも
のであつても、セラミツクス製のものほど顕著で
はないにしても、例えば熱疲労等により破損する
可能性があるのでセラミツクスタービンロータに
対するのと同様の破損対策を施す必要がある。

これに対して、例えば特開昭61−123719号公報
には、過給機の異常な回転低下や潤滑油の圧力低
下から過給機の破損を検出して潤滑油の供給を停
止するようにした技術が開示されている。しかし
ながら、過給機の回転低下は潤滑油不足が相当程
度にまで進行しないと起こらないので、回転低下
を検出してから潤滑油の供給を停止したのでは機
関の焼き付きを確実に防止できるとは限らず、ま
た油圧検出の場合には油圧系統の目詰まり等によ
り速やかに油圧低下を検出できない場合があり、
何れにしても過給機の破損を検出する手段として
の確実性に乏しい。

本考案は、上述したような従来の問題点に着目
してなされたもので、タービンロータの破損時に
おける潤滑油の漏洩を確実に防止することを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） 本考案では、機関の排気ガスにより駆動される
排気タービンと、この排気タービンに回転軸を介
して連結され吸気を過給する吸気コンプレツサ
と、前記回転軸の軸受に機関潤滑油の一部を供給
する供給通路とを備えたターボチヤージヤにおい
て、機関排気通路内に前記排気タービンよりも下
流側に位置して排気タービンの破損片との接触に
基づいて変位もしくは変形する破損検知部材を設
けるとともに、この破損検知部材の変位もしくは
変形に応動して排気タービン破損時に前記軸受に
対する潤滑油の供給を遮断する供給通路遮断手段
とを備えた。

（作用） 排気タービンのタービンロータが破損した場
合、その破損片は排気とともにタービンロータ下
流に飛散する。破損検知部材は、このようにして
飛散した破損片に接触すると変位または変形（破
壊する場合をも含む。）する。破損検知部材の変
位または変形は、これを電気的あるいは機械的に
検出することができるから、これに応動して潤滑
油の供給通路遮断手段を駆動することにより、排
気タービン側に潤滑油が多量に流出するのが速や
かに防止され、少なくとも機関の潤滑系統が潤滑
油不足の事態に陥るのを回避して、機関の焼き付
きなどが未然に防止される。

（実施例） 以下本考案のいくつかの実施例を図面に基づい
て説明するが、第６図と同一部分には同一符号を
付して示すことにする。

第１図において、機関本体２０からの排気ガス
は排気通路２１を介して排気タービン１に流入
し、排気タービン１を回転駆動する。排気タービ
ン１により吸気コンプレツサ５が回転し、吸気通
路２２を経由して機関本体２０に加圧空気を送り
込む。

機関本体２０からベアリングハウジング８の供
給通路１１に潤滑油を供給する通路２３の途中に
は、潤滑油の遮断手段として第１の電磁弁２４が
介装され、またベアリングハウジング８の潤滑油
の出口部１２から機関本体２０に潤滑油を戻す通
路２５にも第２の電磁弁２６が介装され、これら
電磁弁２４，２６はタービンロータ３の破損時に
制御回路２７からの信号により、通路２３，２５
を遮断するように閉弁する。

タービンロータ３の破損を検出するために、破
損検知部材２９が設けられ、その検出信号が前記
制御回路２７に入力される。

制御回路２７は、破損検知部材２９からの信号
に基づいてタービンロータ３の破損を監視し、破
損時と判断したときには前記電磁弁２４，２６を
閉弁させる信号を出力するようになつている。

第２図は上記破損検知部材２９の詳細を示した
もので、タービンロータ３の下流側に位置して排
気通路２１に、セラミツクスからなる所定の径を
有する検出ロツド３９を直交するように設け、こ
の検出ロツド３９に沿つて導電性の耐熱金属線４
０をコ−テイングなどにより形成し、その両端に
接続端子４１，４２を設け、これら端子間に通電
するようになつている。

検出ロツド３９は排気ガスの圧力などによつて
は破損することはないが、タービンロータ３の破
壊によりその破片が衝突すると壊れ、端子４１と
４２の間の通電が遮断される。したがってこの通
電のオンオフを信号として入力することにより、
制御回路２７においてタービンロータ３の破損が
検出される。なお、耐熱金属線４０のコーテイン
グは、検出ロツド３９の裏面に縦溝を形成して埋
め込むようにするとよい。

次に、上記構成下におけるタービンロータ破損
時の総合的な作用について説明する。

排気タービン１のタービンロータ３の破損が根
元部分や回転軸４の部分に及ぶほどの深刻なもの
である場合、この破壊によるタービンロータ３の
破損片は排気通路２１を下流側へと飛散して検出
ロツド３９に衝突し、検出ロツド３９を破断させ
る。これにより、検出ロツド３９に通じていた電
流が遮断されるので、制御回路２７は破損と判断
して上述したように電磁弁２４，２６を閉弁して
潤滑油の供給を遮断し、排気ガスの機関本体２０
のオイルパンなどへの逆流を防ぐ。

これにより機関本体２０からの潤滑油が排気タ
ービン１から排気系へと多量に流出するのを防止
し、機関本体２０の潤滑油が不足するような事態
に陥るのが回避されて機関の焼き付きなども防止
される。

またオイルパンへの排気ガスの逆流による潤滑
油の劣化や機関の失火なども未然に防止される。

次に、第３図から第５図に破損検知部材２９の
他の実施例を示す。

第３図の実施例は、排気通路２１に直交して挿
通したセラミツクスの検出ロツド３９を、先端が
排気通路２１の内壁に当接するように基端部４５
をスプリング４４で付勢し、かつこの基端部４５
にレバー４７を介して遮断弁４６を連系したもの
で、タービンロータ３の破損時に破片の衝突に伴
い検出ロツド３９が破壊すると、スプリング４４
により外部の検出ロツド３９が押し込まれ、これ
に連動してレバー４７が回動し、遮断弁４６を閉
じるようになつている。

遮断弁４６は供給通路１１に対する潤滑油の供
給を遮断するもので、このようにして機械的にタ
ービンロータ３の破損を検出すると共に遮断弁４
６を閉じ、潤滑油の排気系への流出を防ぐのであ
る。

なお、検出ロツド３９と遮断弁４６の位置が離
れているときは、第４図に示した実施例のよう
に、検出ロツド３９と遮断弁４６のレバー４７と
の間に、第２の連系ロツド４８を介装する。

連系ロツド４８はスプリング４９で検出ロツド
３９の拡大頭部５０に直角方向から当接するよう
に付勢され、タービンロータ３の破損を検出して
検出ロツド３９が押し込まれるとこれに追従して
移動し、遮断弁４６のレバー４７を駆動する。

このようにすると、レイアウトの自由度が高ま
り、検出ロツド３９や遮断弁４６を無理なく最適
な位置に設置することができる。

第５図の実施例は、タービンロータ３の下流に
負圧源と連通させた管路５３を配設し、この管路
５３の途中を開閉するピン５４を設け、タービン
ロータ３の破損時に破片の衝突によりピン５４が
押し込まれると、管路５３を開通するように構成
したものである。

潤滑油の供給通路１１の上流には遮断弁５５が
設けられ、この遮断弁５５はダイヤフラム装置５
６に連結し、その負圧室５７に負圧が導入される
と、スプリング５８に抗して通路を遮断するよう
になつている。

したがつてタービンロータ３の破損を検出して
ピン５４が管路５３を開くと、負圧がダイヤフラ
ム装置５６に導入され、遮断弁５５が閉弁して軸
受部に対する潤滑油の供給を停止し、排気系への
潤滑油の流出が防止されるのである。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、タービンロータ
などの破損時にこれを排気タービン下流の排気通
路に設けた破損検知部材の変位もしくは変形に基
づき感知して潤滑油の供給通路を遮断するように
したので、多量に潤滑油が送り込まれる軸受部よ
り機関の潤滑油が大量に排気系に流出するのを防
ぐことができ、機関の潤滑油不足あるいは焼き付
きなどを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図、第２図は
その破損検知部材の詳細を示す断面図である。第
３図〜第５図は各々破損検知部材の他の実施例の
断面図である。第６図は従来例の断面図である。 １……排気タービン、３……タービンロータ、
４……回転軸、５……吸気コンプレツサ、６……
インペラ、８……ベアリングハウジング、９，１
０……フロートメタル、１１……供給通路、２０
……機関本体、２１……排気通路、２２……吸気
通路、２３，２５……通路、２４，２６……電磁
弁、２７……制御回路、２９……破損検知部材、
３９……検出ロツド、４６……遮断弁、５３……
管路、５４……ピン、５５……遮断弁、５６……
ダイヤフラム装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関の排気ガスにより駆動される排気タービン
   と、この排気タービンに回転軸を介して連結され
   吸気を過給する吸気コンプレツサと、前記回転軸
   の軸受に機関潤滑油の一部を供給する供給通路と
   を備えたターボチヤージヤにおいて、機関排気通
   路内に前記排気タービンよりも下流側に位置して
   排気タービンの破損片との接触に基づいて変位も
   しくは変形する破損検知部材を設けるとともに、
   この破損検知部材の変位もしくは変形に応動して
   排気タービン破損時に前記軸受に対する潤滑油の
   供給を遮断する供給通路遮断手段とを備えたこと
   を特徴とするターボチヤージヤの潤滑油流出防止
   装置。