JPH0452402Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- rotor
- cross
- turbine
- rotor axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Supercharger (AREA)
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP364584U JPS60114203U (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | 可変容量排気ガスタ−ビン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP364584U JPS60114203U (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | 可変容量排気ガスタ−ビン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60114203U JPS60114203U (ja) | 1985-08-02 |
| JPH0452402Y2 true JPH0452402Y2 (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=30478469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP364584U Granted JPS60114203U (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | 可変容量排気ガスタ−ビン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60114203U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4556369B2 (ja) * | 2001-09-14 | 2010-10-06 | アイシン精機株式会社 | 可変容量ターボチャージャ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58166Y2 (ja) * | 1978-06-24 | 1983-01-05 | 泰雄 田代 | 水中撮影に用いる為のフアインダユニツト |
| JPS58114844U (ja) * | 1982-01-30 | 1983-08-05 | いすゞ自動車株式会社 | 過給装置 |
| JPS58172427A (ja) * | 1982-04-01 | 1983-10-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 過給機における可変容量タ−ビン車室 |
| JPS6081208U (ja) * | 1983-11-10 | 1985-06-05 | 株式会社小松製作所 | 可変式ベ−ンレスタ−ビンハウジング装置 |
-
1984
- 1984-01-12 JP JP364584U patent/JPS60114203U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60114203U (ja) | 1985-08-02 |
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