JPS58206824A - タ−ボチヤ−ジヤ用タ−ビンハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はターボチャージャの運転方法及びターボチャー
ジャのためのユニークなデザインのタービンハウジング
に係る。

ターボチャージャは従来より当技術分野に於て良く知ら
れてあり、一般にそれぞれタービンハウシング及びコン
プレツリハウジング内に担持され一つの共通の軸上に装
着されたタービンホイール及びコンプレッサインペラを
含んでいる。タービンハウジングはガス入口とガス出口
とを有しており、典型的には当技術゛分野に於て良く知
られている如く渦巻き状通路が設けられている。

Ｊンジンよりの排気ガスはタービンホイールを駆動すべ
くタービンハウジングへ導かれ、タービンホイールによ
りコンプレッサインペラが回転駆動され、これにより周
囲空気及び／又は空気／燃料混合気が圧縮されてそれが
エンジンの吸気マニホールドへ圧縮され１ｃ状態にて供
給される。ガス出口は排気ガス排出系へ接続されており
、排気ガス排出系を軽−〇消費された排気カスが排出さ
れる。

エンジンへ供給される空気又は空気／燃料混合気が過剰
に圧縮されることを防止覆る必要がある場合には、ター
ビンをバイパスして排気ガスを排気ガス排出系へ導くこ
とが必要になる。不必要な排気カスがターボチャージャ
のタービン内へ導かれる前に不必要な排気ガスをバイパ
スする手段が従来より設、けられており、この場合には
タービンハウジングに近接して又はタービンハウジング
と一体的に弁装置が設けられなければならない。またそ
の、弁装置を駆動刃べく、アクチクエータがタービンハ
ウジング又はコンプレッサハウジング上に配置されなけ
ればならず、このことにより１ンジ、つアバ−、メアト
内、ヶニ糸チャーツヤを配置覆ることが制限され、また
特殊な装着ブラケット等が必要となり、このことにより
空間及び寸法上の制限からエンジンコンパートメント内
にターボチャージャを配置することが厳しく制限される
。

本発明は、排気カスがタービンハウジング特にその渦巻
き状通路を通過した後その排気ガスをバイパスすること
によりターボチャージャ特にそのタービンをその最高レ
ベルの効率にて運転する方法、及びウェイストゲート機
構と共に又はウェイストゲート機構を用いないで使用さ
れるよう構成されたタービンハウジングを提供するもの
である。

ウェイストゲート機構がターボチャージャとの関連で使
用される場合には、ターボチャージャがエンジンコンパ
ートメント内の種々の装着位置に於て種々のモードにて
使用され得るよう、本発明によるタービンハウジングと
の関連で選択的に且適宜に使用され得るモジュラ−デザ
インのウェイストゲート装置が使用されてよい。バイパ
スガス出ロポート即ちウェイストゲートボートを中央に
設けることにより、ターボチャージャをエンジンコンパ
ートメント内に対称的に配置することができ、これによ
りターボチャージャ組立体を構成する他の装置との関連
でウェイストゲート装置を左又は右の何れかに装着する
ことができる。

タービンハウジングの渦巻き状通路の終端部（出口）に
該渦巻き状通路の入口に対向して一体的なウェイストゲ
ート装置を設（プられた本発明によるタービンハウジン
グによれば、タービンを高効率にて運転することができ
、また出口ポートをキャップにて閉塞する必要が生した
場合にはつ工−イストゲート装置を使用しないでタービ
ンハウジングを使用することかできる。

本発明の目的は、コニークなタービンハウジングを有す
るターボチャージャのユニークな運転方法を提供するこ
とである。

本発明の他の一つの目的は、選択的に使用可能なウェイ
ストゲート装置を備えたターボチャージャのタービンハ
ウジングを提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、渦巻き状通路の入口と
終端部との間にバイパス出口ポートを有する渦巻き状通
路を備えたターボチ↑ｌ−ジャ用タービンハウジングを
提供することである。

本発明の更に伯の一つの目的は、従来達成し得た効率よ
りも実質的に高い効率にてラジアルインフロータ−ビン
を有するターボチャージャをつ１イストゲ−ティングモ
ードにて運転する方法を提供覆ることである。

本発明の更に他の一つの目的は、ターボチャージャに使
用されるタービンハウジングであって、タービンハウジ
ングは該タービンハウジングの渦巻き状通路の終端部に
ウェイストゲートのバイパス出口ボートを有し、該バイ
パス出口ボートはエンジンコンパートメント内にタービ
ンハウジングを容易に配置し得るよう対称的に中央に配
置されている如きタービンハウジングを提供することで
ある。

本発明の更に他の一つの目的は、渦巻き状通路を有する
タービンハウジングであって、排気ガスがそれが選択的
にバイパスされる前に前記渦巻き状通路により郭定され
た内部空間に実質的に沿って導かれるよう構成されたタ
ービ・ンハウジングを提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、渦−巻き状通路を有す
るターボチャージャ用タービンハウジングであって、バ
イパスボートが前記渦巻き状通路の終端部に設けられて
おり、前記バイパスポートはウェイストゲート装置と共
に選択的に使用されるよう構成されたターボチャージャ
用タービンハウジングを提供づることである。

本発明の更に他の一つの目的は、ターボチャージ１ｊに
使用されるタービンハウジングであって、タービンハウ
ジングにはその終端部に出口ポートを有する渦巻き状通
路が設けられており、出口ポートはエンジンコンパート
メント内にタービンハウジングを容易に配置し得るよう
タービンハウジングの他の部分に対し中央に配置されて
いる如きタービンハウシングを提供覆ることである。

本発明の更に他の一つの目的は、ターボチャージャどの
関連で使用されるタービンハウジングであって、タービ
ンホイールがより高い効率にて回転駆動され、前記ター
ビンハウジングへ流れる排気ガスがそれが渦巻き状通路
内を通過した後にのみ選択的にバイパスされるよう構成
されたタービンハウジングを提供することである。

、本発明の更に弛の一つの目的は、渦巻き状通路を備え
たタービンハウジングを有するターボチャージャの運転
方法て゛あって、つ１イストゲ−ティング作動中に於け
るターボチャージャが組込まれたエンジンに対する背圧
が低くされるターボチャージャの運転方法を提供するこ
とである。

本発明の更に他の一つの目的は、ターボチャーシトのタ
ービンの運転方法、及びターボチャージャが使用されて
いる内燃エンジンに対するタービン背圧を低減すべくウ
ェイストゲーテインクする目的で、排気ガスがそれがタ
ービンハウジングの終端部に於て排出される以前にター
ビンハウジング内の実質的に全てを移動するよう構成さ
れた前記方法を実施するためのタービンハウジングを提
供することである。

一般に、一つの例示的な実施例に於ては、渦巻き状通路
を備えたタービンハウジングを有し排気ガスをバイパス
するウェイストゲート装置との関連で使用されるタービ
ンハウジングであって、排気カスのバイパスは渦巻き状
通路の終端部に於て行われるよう構成されたターボチャ
ージャの運転方法に関するものである。内燃エンジンの
過給運転方法に於て使用されるタービンハウジングはへ
〇ボートと出口ボートとを備えた渦巻き状通路を有して
おり、該渦巻き状通路の出口ポートは排気ガスがそれを
選択的に通過することを許すよう構成されている１、 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

添付の各図に於て、タービンハウジング２は旬月４にて
全体的に示された渦巻き状通路を有する従来の型式のも
のであり、タービンハウジング２には人口６及び出口８
が設けられており、また図には示されていないタービン
ホイールを受入れるためのキ１７ビテイ１０が設けられ
ている。タービンハウジング２はフランジを有する平坦
面１２及び２０を有する従来の型式のものであり、平坦
面２０にはねじ孔１４が設けられている。

渦巻き状通路４は舌状端部２２を有しており、該端部は
入口６内へ導入され渦巻き状通路４を通過した排気カス
を図には示されていないタービンホイールのブレードへ
導いて該ブレードへ衝突させるノスルとして機能覆る。

ガス通路の端部１６には出口ボート１８が設けられてい
る。この出口ボート１８はタービンのウェイストグー−
ｉインクが必要でない場合には図には示されていないカ
バープレートにより覆われてよい。

タービンハウジング２は出口８及び出口ポート１８と整
合した平坦面２０を与えている。出口ポート１８はター
ビンハウジング２の平坦面２０に対し一定の割合にて通
路断面積が増大づる孔を有している。

第１図及び第２図に示されたタービンハウジング２に於
ては、ウェイストゲーテインクが必要でる場合には、出
口ボート１８はもし必要ならばタービンハウジングがウ
ェイストゲート機構より離れた位置にて使用され得るよ
うウェイストゲート機構との関連で便宜な位置に設けら
れる。添付の図面に示されている如く、タービンハウジ
ングがウェイストゲート機構と共に使用されるよう出口
ボート１８がカバーにて覆われていない場合には、入口
６へ流入した排気ガスはタービンハウジングの内部へ流
れ、出［」１６へ至る前に渦巻き状通路４内へ流入し、
該渦巻き状通路内に於てタービンハウジング２のキャビ
ティ１０内に装着されたタービンホイールのブレード（
図示せず〉に衝突する。出口ボー１〜１８を閉塞すべく
平坦面２０にカバープレートが取付けられれば、排気カ
スは出口ボート１８を通過づることができず、全ての排
気ガスはタービンホイールを経て出口８へ導かれる。

第３図はタービン先端速度に対するガスの接線方向速度
の比の関数としてラジアルインフロータ−ビンのタービ
ン効率を示づグラフである。タービン先端速度に対する
カスの接線方向速度の比とラジアルインフ［１−タービ
ンのタービン効率との関係は第３図に示されていゲ□る
）如き関係にある。

この場合、Ｃｖ　／Ｕ　＝　１．３５　（Ｃｖ　４；ｔ
ガスの接線方向速度であり、Ｕはタービンホイールの先
端速度である）である場合に最高効率が得られる。

タービン効率はＣｖ　／Ｕが１．２以下の場合に急激に
低下し、またＣＶ／Ｕが１．６以上の場合に徐々に低下
する。従って本発明のタービンの運転方法に於ては、全
てのガスは常にタービンハウジングの渦巻き状通路を経
て流れ、これにより排気ガスが渦巻き状通路の入口に流
入する前にウニイストゲ−ディングが行われる従来のタ
ーボチャージャに於（プるウエイストグーテインク工程
中に得られるカスの接線方向速度よりも高い接線方向速
度がターボチャージャに与えられる。本発明によるター
ビンハウジンク内に流入（−るガスの流速がより高くな
ることにより、従来のターボチャージャのウニイス１−
ゲーティング中に得られる効率よりも高い効率範囲にて
タービンを運転させることができる。このことにより排
気ガスがタービンハウジングの渦巻き状通路の入口に流
入する前に排気ガスをバイパスすることが行われる従来
のつＪイストゲ−ティングに比してエンジンに作用する
タービン背圧が低減される。

本発明の好ましい形態は、排気ガスの運動量を最も高く
すべく、渦巻き状通路を通して排気カスを流すものであ
るが、もし必藍ならば、ウェイストゲーティングは渦巻
き状通路の入口と出口との間のイ（意の位置に於て発生
づるようにされてよい３゜その場合出口ポートがタービ
ンハウジングに如何に設けられるかは当業者にとって明
らかであろう３゜以上に於ては内燃機関のためのターボ
チャージャの一部を含むタービンのユ一−クな運転方法
及び該運転方法に使用されるユニークな構成のタービン
ハウジンクについ−Ｃ説明した。

以北に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は渦巻き状通路を有するターボチャージャのター
ビンハウジングを示す正面図である。 第２図は第１図の線■−■による断面図である。 第３図は運転中に於けるラジアルインフロータ−ビンの
タービン効率を示すグラフである。 ２・・・タービンハウジング、４・・・渦巻き状通路。 ６・・・入［」、８・・・出口、１０・・・キャビティ
、１２・・・平坦面、１４・・・ねじ孔、１６・・・端
部、１８・・・出口ポート、２０・・・平坦面、２２・
・・端部特許出願人　　口ト・マスター・インコーホレ
イデッド 代　　理　　人　　　　弁　　理　　士　　　　明　　
石　　昌　　毅第１頁の続き ０発　明　者　ジョン・ダブリュ・フォート・ジュニア アメリカ合衆国カリフォルニア 州ウッドランド・ヒルズ・バー バンク・プールヴアード２２５１２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦巻き状通路を有し内部を排気ガスが通過するよ
   う構成され入口と出口とを有するターボチャージャ用タ
   ービンハウジングにして、前記渦巻き状通路の入口と出
   口との間にで前記タービンハウジング内に出口ボートを
   有し、前記出口ボートはバイパスカスが通過することを
   選択的に許すよう構成されていることを特徴とするター
   ボチャージャ用タービンハウジング。
2. （２）渦巻き状通路を備えたタービンハウジングを有し
   排気ガスをバイパスするウェイストゲート装置との関連
   で使用されるターボチャージャの運転方法にして、 排気ガスを前記タービンハウジング内へ導く過程と、 前記渦巻き状通路の入口より出口まで排気ガスが移動す
   ることを許す過程と、 前記渦巻き状通路の入口と出口との間にて前記排気ガス
   を選択的に排出さゼる過程と、を含んでいることを特徴
   とするターボチャージャの運転方法。