JPH0452402Y2 - - Google Patents
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- JPH0452402Y2 JPH0452402Y2 JP1984003645U JP364584U JPH0452402Y2 JP H0452402 Y2 JPH0452402 Y2 JP H0452402Y2 JP 1984003645 U JP1984003645 U JP 1984003645U JP 364584 U JP364584 U JP 364584U JP H0452402 Y2 JPH0452402 Y2 JP H0452402Y2
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- exhaust gas
- rotor
- cross
- turbine
- rotor axis
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- Control Of Turbines (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、可変容量排気ガスタービン、特に車
両用エンジンの排気ガスを作動媒体として駆動さ
れ、コンプレツサを駆動するようにしたターボチ
ヤージヤにおける可変容量排気ガスタービンに関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a variable displacement exhaust gas turbine, particularly to a variable displacement exhaust gas turbine in a turbocharger, which is driven using exhaust gas from a vehicle engine as a working medium and drives a compressor.
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、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、その排気ガス量も運転状態により大巾に
変動する。従つて一定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、排気ガスタービンのハウジング内に
隔壁を設けてロータ軸線方向の分割された複数の
排気ガス通路を形成し、これらの排気ガス通路に
弁装置を設けて、エンジンの運転状態に応じ弁装
置を開閉し、排気ガスを流通させる排気ガス通路
を適宜に選択して通路断面積を制御するようにし
た装置が既に提案されている。しかしながら、従
来のこの種排気ガスタービンにおいては、タービ
ンハウジング内の排気ガス通路の構造について
は、未だ十分な検討がなされていない。 Engines for automobiles and other vehicles are operated over an extremely wide range of rotation speeds, from idle speed to maximum speed, and within a load range that fluctuates widely, so the amount of exhaust gas varies widely depending on the operating conditions. fluctuate. Therefore, with an exhaust gas turbine having a constant flow rate characteristic, it is not possible to sufficiently recover and utilize the exhaust gas energy discharged from the engine. Therefore, a partition wall is provided in the housing of the exhaust gas turbine to form a plurality of divided exhaust gas passages in the rotor axial direction, and valve devices are provided in these exhaust gas passages so that the valve device can be adjusted according to the operating state of the engine. A device has already been proposed in which the cross-sectional area of the passage is controlled by appropriately selecting an exhaust gas passage that opens and closes to allow exhaust gas to flow. However, in conventional exhaust gas turbines of this type, the structure of the exhaust gas passage within the turbine housing has not yet been sufficiently studied.
本考案は、上記事情に鑑みて創案されたもの
で、タービンハウジング内に隔壁を設けて、ロー
タ軸線方向に分割された第1及び第2の排気ガス
通路を形成する可変容量排気ガスタービンにおい
て、上記第1及び第2の排気ガス通路は、互いに
異なる流路断面積を有すると共に、スクロール入
口部分からその巻き終わり部分までのロータ軸線
周りの各角度位置におけるロータ軸線を含む平面
内の断面積変化がほぼ同一の割合を有し、更にス
クロール入口断面積をF、ロータ軸線方向のスク
ロール出口巾をl、ロータ軸線からスクロール入
口断面中心までの距離をrとしたときに上記第1
及び第2の排気ガス通路のそれぞれについて式
F/l・r
によつて得られる値を互いに等しくすることによ
り、上記第1及び第2の排気ガス通路は、ロータ
に対しほぼ等しい排気ガス流出角を有することを
特徴とする可変容量排気ガスタービンを要旨とす
るものである。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and includes a variable capacity exhaust gas turbine in which a partition wall is provided in the turbine housing to form first and second exhaust gas passages divided in the rotor axial direction. The first and second exhaust gas passages have flow path cross-sectional areas different from each other, and the cross-sectional area changes within a plane including the rotor axis at each angular position around the rotor axis from the scroll inlet portion to the winding end portion thereof. have almost the same proportions, furthermore, the scroll inlet cross-sectional area is F, the scroll outlet width in the rotor axis direction is l, and the distance from the rotor axis to the scroll inlet cross-sectional center is r.
By making the values obtained by the formula F/l·r equal for each of the first and second exhaust gas passages, the first and second exhaust gas passages have approximately equal exhaust gas outflow angles with respect to the rotor. The gist of this invention is a variable capacity exhaust gas turbine characterized by having:
以下本考案の実施例を添付図面について具体的
に説明する。図中符号10はターボチヤージヤの
排気ガスタービンを総括的に示し、12はタービ
ンハウジング、14は図示しないエンジンの排気
ガスをタービンロータ16に導くタービンハウジ
ングのスクロール入口部分、18はハウジング1
2内に設けられたタービンロータ16の軸線O−
Oに対して略垂直な方向に延び同ロータを囲むよ
うに配置された隔壁であつて、ハウジング12内
には、第3図に示すように、隔壁18によつて区
画され断面積を異にする二つの排気ガス通路A及
びBが形成されている。排気ガス通路A及びB
は、第5図に示すように、スクロール入口部分1
4において夫々の断面積がF0,F1であつて、同
入口部分14からスクロールの巻終り部分20
(ロータ軸線O−Oの周りに入口部分14から
360°隔てた部分)に到るまで、軸線O−Oの周り
の各角度位置において各々の断面積が線A′,
B′で示すように同じ割合で変化するように構成
されている。排気ガス通路A及びBを、このよう
に構成することによつて、タービンロータ16に
流れ込むまでの排気ガス通路A,B内における圧
力損失を著しく低減し、排気ガスの保有エネルギ
を効果的にタービンロータ16に供給することが
できる。(なお、第5図では、排気ガス通路A,
Bの断面積A′,B′が角方向に関し直線的に変化
する場合が示されているが、これら曲線であつて
も差支えない)
次に、第1図、第3図及び第4図を参照して、
排気ガス通路Aについて検討する。今、ρ1,ρ2:
スクロール入口断面及び排気ガス通路のタービン
ロータ16へのノズル出口22における排気ガス
密度、C0,C1:スクロール入口断面及びノズル
出口22における排気ガスの絶対速度、d1:ノズ
ル出口22の直径(2r1)、l1:ノズル出口22の
ロータ軸線方向の巾、r0:ロータ軸線Oからスク
ロール入口断面14の中心までの距離、α1:ノズ
ル出口22における排気ガスの流出角、α0:スク
ロール入口断面14における排気ガスの流入角と
すれば、
スクロール入口断面14とノズル出口22との
連続式から、
ρ0C0F0=ρ1C1πd1l1sinα1 ……(1)
又自由うずの条件から
C0r0cosα0=C1d1/2cosα1 ……(2)
上記(1),(2)式から、α00とおいて、
tanα1=1/2π・ρ0/ρ1・F0/l1r0
さらに、ρ0ρ1とおけば、流出角は
α1=tan-1(1/2π・F0/l1r0) ……(3)
この(3)式から、排気ガスの流出角α1は、スクロ
ール入口部分14における断面積F0と、ロータ
軸線Oから入口部分14の断面中心までの距離r0
と、ノズル出口22の巾l1とによつて定まる。こ
の関係は、隣接する排気ガス通路Bについても同
様である。そして、この二つの排気ガス通路A,
Bにおいては、上記(3)式におけるr0は共通である
から、夫々の通路の排気ガス流出角は、夫々(ス
クロール入口断面積/ノズル出口巾)の比で定ま
ることになる。そこで本考案では、タービンロー
タ16の設計(主としてその羽根の設計)を、上
記排気ガス通路Aの流出角α1に対しても最も効率
的なものとし、同時に、排気ガス通路Bの流出角
が実質的に同じα1になるように、そのスクロール
入口断面積F1とノズル出口巾l2とを設計するので
ある。これによりエンジンの回転数、負荷等の運
転状態に応じて、排気ガス通路A又はBの何れか
一方に排気ガスが供給された場合、及び両方の通
路A及びBに排気ガスが供給された場合の何れに
おいても、実質的に同一の排気ガス流出角が得ら
れ、タービン効率を常に良好ならしめることがで
きるのである。叙上のように、タービンハウジン
グ12内の二つの排気通路A,Bの断面積はその
スクロール入口部分から巻き終り部分までのロー
タ軸線の周りの各角度位置において略同じ割合で
変化させることによつて、ハウジング内での流れ
の損失を少くし、同時に、上記各排気通路A,B
のノズル出口における排気ガス流出角をタービン
ロータにとつて高い効率を発揮し得る略等しい角
度とすることにより、総合的に全運転範囲に亘つ
て効率が優れた排気ガスタービンを提供すること
ができるのである。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing, reference numeral 10 generally indicates an exhaust gas turbine of a turbocharger, 12 is a turbine housing, 14 is a scroll inlet portion of the turbine housing that guides the exhaust gas of an engine (not shown) to a turbine rotor 16, and 18 is a housing 1
The axis O- of the turbine rotor 16 provided in 2
The housing 12 is partitioned by the partition wall 18 and has different cross-sectional areas, as shown in FIG. Two exhaust gas passages A and B are formed. Exhaust gas passages A and B
As shown in FIG.
4, the respective cross-sectional areas are F 0 and F 1 , and from the entrance portion 14 to the scroll end portion 20
(from the inlet portion 14 around the rotor axis O-O)
At each angular position around the axis O-O, the cross-sectional area of each section corresponds to the line A',
They are configured to change at the same rate, as shown by B′. By configuring the exhaust gas passages A and B in this way, the pressure loss in the exhaust gas passages A and B before flowing into the turbine rotor 16 is significantly reduced, and the energy retained in the exhaust gas is effectively transferred to the turbine rotor 16. It can be supplied to the rotor 16. (In addition, in Fig. 5, exhaust gas passage A,
A case is shown in which the cross-sectional areas A' and B' of B vary linearly in the angular direction, but these curves are also acceptable.) Next, Figures 1, 3, and 4 are shown. In reference to,
Consider exhaust gas passage A. Now, ρ 1 , ρ 2 :
Exhaust gas density at the scroll inlet cross section and the nozzle outlet 22 of the exhaust gas passage to the turbine rotor 16, C 0 , C 1 : Absolute velocity of the exhaust gas at the scroll inlet cross section and the nozzle outlet 22, d 1 : Diameter of the nozzle outlet 22 ( 2r 1 ), l 1 : Width of the nozzle outlet 22 in the rotor axis direction, r 0 : Distance from the rotor axis O to the center of the scroll inlet cross section 14, α 1 : Exhaust gas outflow angle at the nozzle outlet 22, α 0 : If the inflow angle of exhaust gas at the scroll inlet cross section 14 is the continuity equation between the scroll inlet cross section 14 and the nozzle outlet 22, ρ 0 C 0 F 0 = ρ 1 C 1 πd 1 l 1 sinα 1 ...(1) Also, from the free eddy condition, C 0 r 0 cosα 0 = C 1 d 1 /2cosα 1 ...(2) From equations (1) and (2) above, assuming α 0 0, tanα 1 = 1/2π・ρ 0 /ρ 1・F 0 /l 1 r 0Furthermore , if we set ρ 0 ρ 1 , the outflow angle is α 1 = tan -1 (1/2π・F 0 /l 1 r 0 )...(3) This From equation (3), the exhaust gas outflow angle α 1 is determined by the cross-sectional area F 0 at the scroll inlet portion 14 and the distance r 0 from the rotor axis O to the center of the cross-section of the inlet portion 14.
and the width l 1 of the nozzle outlet 22. This relationship holds true for the adjacent exhaust gas passage B as well. And these two exhaust gas passages A,
In B, since r 0 in the above equation (3) is common, the exhaust gas outflow angle of each passage is determined by the ratio of (scroll inlet cross-sectional area/nozzle outlet width). Therefore, in the present invention, the design of the turbine rotor 16 (mainly the design of its blades) is made to be the most efficient with respect to the outflow angle α 1 of the exhaust gas passage A, and at the same time, the outflow angle of the exhaust gas passage B is The scroll inlet cross-sectional area F 1 and nozzle exit width l 2 are designed so that α 1 is substantially the same. As a result, depending on the operating conditions such as engine speed and load, exhaust gas is supplied to either exhaust gas passage A or B, or when exhaust gas is supplied to both passages A and B. In either case, substantially the same exhaust gas outflow angle can be obtained, and the turbine efficiency can always be maintained at a good level. As mentioned above, the cross-sectional area of the two exhaust passages A and B in the turbine housing 12 is changed at approximately the same rate at each angular position around the rotor axis from the scroll inlet to the end of the winding. Therefore, the flow loss within the housing is reduced, and at the same time, each of the exhaust passages A and B is
By setting the exhaust gas outflow angles at the nozzle exits to approximately equal angles that can exhibit high efficiency for the turbine rotor, it is possible to provide an exhaust gas turbine that has excellent overall efficiency over the entire operating range. It is.
叙上のように、本考案に係る可変容量排気ガス
タービンは、タービンハウジング内に隔壁を設け
て、ロータ軸線方向に分割された第1及び第2の
排気ガス通路を形成する可変容量排気ガスタービ
ンにおいて、上記第1及び第2の排気ガス通路
は、互いに異なる流路断面積を有すると共に、ス
クロール入口部分からその巻き終わり部分までの
ロータ軸線周りの各角度位置におけるロータ軸線
を含む平面内の断面積変化がほぼ同一の割合を有
し、更にスクロール入口断面積をF、ロータ軸線
方向のスクロール出口巾をl、ロータ軸線からス
クロール入口断面中心までの距離をrとしたとき
に上記第1及び第2の排気ガス通路のそれぞれに
ついて式
F/l・r
によつて得られる値を互いに等しくすることによ
り、上記第1及び第2の排気ガス通路は、ロータ
に対しほぼ等しい排気ガス流出角を有することを
特徴とし、エンジンの広範囲の運転状態において
常に高効率を発揮し得るこの種排気ガスタービン
を提供することができるので、極めて有益であ
る。 As described above, the variable displacement exhaust gas turbine according to the present invention is a variable displacement exhaust gas turbine in which a partition wall is provided in the turbine housing to form first and second exhaust gas passages divided in the rotor axial direction. In the above, the first and second exhaust gas passages have flow path cross-sectional areas different from each other, and have cross-sectional areas in a plane including the rotor axis at each angular position around the rotor axis from the scroll inlet portion to the winding end portion thereof. The first and the first and second By equating the values obtained by the formula F/l·r for each of the two exhaust gas passages, the first and second exhaust gas passages have approximately equal exhaust gas outflow angles with respect to the rotor. This feature makes it possible to provide an exhaust gas turbine of this type that can consistently exhibit high efficiency under a wide range of engine operating conditions, which is extremely beneficial.
また、上記可変容量排気ガスタービンは、第1
の排気ガス通路と第2の排気ガス通路との流路断
面積が異なるので、夫々の排気ガス通路を切り換
えて使用することにより、いずれか一方の排気ガ
ス通路のみ、または両方の排気ガス通路を使用し
て3通りにタービン容量を変化させることができ
る。 Further, the variable capacity exhaust gas turbine has a first
Since the cross-sectional areas of the exhaust gas passage and the second exhaust gas passage are different, by switching and using each exhaust gas passage, it is possible to use only one exhaust gas passage or both exhaust gas passages. It can be used to vary the turbine capacity in three ways.
更に、上記のようにして第1の排気ガス通路と
第2の排気ガス通路とを切り換えた場合、上記3
通りの使用状態のいずれにおいても、ロータに対
する排気ガスの流出角度がほぼ等しくなり、流出
角差による回転変動が発生しないので、効率の低
下を防止することができる利点がある。 Furthermore, when switching between the first exhaust gas passage and the second exhaust gas passage as described above, the above 3.
In any normal usage condition, the outflow angles of the exhaust gas with respect to the rotor are approximately the same, and rotational fluctuations due to differences in outflow angles do not occur, so there is an advantage that reduction in efficiency can be prevented.
第1図は本考案の一実施例を示す側面図、第2
図は第1図の−線に沿う断面図、第3図は第
1図の−線に沿う断面図、第4図は本考案タ
ービンにおける排気ガスのノズル出口における流
出角α1を示した図面、第5図は本考案タービンに
おける排気ガス通路A,Bの断面積の変化態様を
示した線図である。
12……タービンハウジング、14……スクロ
ール入口部分、16……ロータ、18……隔壁、
20……スクロール巻終り部分、22……排気ガ
ス通路ノズル入口、A,B……排気ガス通路、α1
……流出角。
Figure 1 is a side view showing one embodiment of the present invention;
The figure is a sectional view taken along the - line in Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view taken along the - line in Fig. 1, and Fig. 4 is a drawing showing the outflow angle α 1 of the exhaust gas at the nozzle outlet in the turbine of the present invention. , FIG. 5 is a diagram showing how the cross-sectional areas of the exhaust gas passages A and B change in the turbine of the present invention. 12... Turbine housing, 14... Scroll inlet portion, 16... Rotor, 18... Partition wall,
20... Scroll end portion, 22... Exhaust gas passage nozzle inlet, A, B... Exhaust gas passage, α 1
...Outflow angle.
Claims (1)
軸線方向に分割された第1及び第2の排気ガス通
路を形成する可変容量排気ガスタービンにおい
て、上記第1及び第2の排気ガス通路は、互いに
異なる流路断面積を有すると共に、スクロール入
口部分からその巻き終わり部分までのロータ軸線
周りの各角度位置におけるロータ軸線を含む平面
内の断面積変化がほぼ同一の割合を有し、更にス
クロール入口断面積をF、ロータ軸線方向のスク
ロール出口巾をl、ロータ軸線からスクロール入
口断面中心までの距離をrとしたときに上記第1
及び第2の排気ガス通路のそれぞれについて式 F/l・r によつて得られる値を互いに等しくすることによ
り、上記第1及び第2の排気ガス通路は、ロータ
に対しほぼ等しい排気ガス流出角を有することを
特徴とする可変容量排気ガスタービン。[Claims for Utility Model Registration] A variable displacement exhaust gas turbine in which a partition wall is provided in the turbine housing to form first and second exhaust gas passages divided in the rotor axial direction. The exhaust gas passages have flow path cross-sectional areas that are different from each other, and the cross-sectional area changes at approximately the same rate in a plane including the rotor axis at each angular position around the rotor axis from the scroll inlet to the end of the winding. Further, when the scroll inlet cross-sectional area is F, the scroll outlet width in the rotor axis direction is l, and the distance from the rotor axis to the scroll inlet cross-sectional center is r, the above first
By making the values obtained by the formula F/l·r equal for each of the first and second exhaust gas passages, the first and second exhaust gas passages have approximately equal exhaust gas outflow angles with respect to the rotor. A variable displacement exhaust gas turbine characterized by having:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP364584U JPS60114203U (en) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | Variable displacement exhaust gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP364584U JPS60114203U (en) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | Variable displacement exhaust gas turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60114203U JPS60114203U (en) | 1985-08-02 |
| JPH0452402Y2 true JPH0452402Y2 (en) | 1992-12-09 |
Family
ID=30478469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP364584U Granted JPS60114203U (en) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | Variable displacement exhaust gas turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60114203U (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4556369B2 (en) * | 2001-09-14 | 2010-10-06 | アイシン精機株式会社 | Variable capacity turbocharger |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58166Y2 (en) * | 1978-06-24 | 1983-01-05 | 泰雄 田代 | Finder unit for underwater photography |
| JPS58114844U (en) * | 1982-01-30 | 1983-08-05 | いすゞ自動車株式会社 | supercharging device |
| JPS58172427A (en) * | 1982-04-01 | 1983-10-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Variable capacity turbine casing in supercharger |
| JPS6081208U (en) * | 1983-11-10 | 1985-06-05 | 株式会社小松製作所 | Variable vaneless turbine housing device |
-
1984
- 1984-01-12 JP JP364584U patent/JPS60114203U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60114203U (en) | 1985-08-02 |
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