JPS6237943Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエンジン回転数全域にわたつて常に有
効なブースト圧が得られるようにしたターボチヤ
ージヤを有する過給装置に関する。

ターボチヤージヤは排気ガスのエネルギを利用
して排気タービンを回し、この動力でコンプレツ
サを駆動することによつてブースト圧を高め、エ
ンジンの出力を増大させるものである。

ところが、ターボチヤージヤを有する従来の過
給装置は、エンジン回転数が低くて排気ガス流量
が少ない時にはタービン回転数も低く、有効なブ
ースト圧が得られないという欠点がある。また逆
に、エンジン回転数が高くて排気ガス流量が多い
時にはタービンが過回転し、ブースト圧が高くな
りすぎて危険であるので、ウエストゲートと呼ば
れる排気バイパス経路を設けてこれを防止してい
るのが現状である。

ところで、状態の異なる排気ガスに対応できる
ようにした過給装置の先行技術としては、例えば
脈動ガスの持つ動圧エネルギを十分に活用するた
めに、異なる位相の脈動ガスを別々にタービンに
導入する、いわゆるダブルエントリー型ターボチ
ヤージヤにおいて、隔壁でタービンを２つに分割
し、該隔壁をそれぞれのタービン用ノズルの間の
隔壁まで延長させてガスを誘導するようにした実
開昭50−131413号公報の考案がある。ただしこの
公報には、従来のダブルエントリー型過給装置の
利用目的以外の利用手段についてなにも開示して
いない。

また別の先行技術として、前記ダブルエントリ
ー型ターボチヤージヤに設けた２つのガス供給通
路を隔壁で隔て、この隔壁部分にターボチヤージ
ヤをバイパスする分岐管を開口させ、ここに共通
して動くバイパス弁を設けた実開昭55−88018号
公報の考案がある。この先行技術は、従来は２個
のバイパス弁を設けていたものを１個のバイパス
弁とすることにより、装置の簡略化と作動の確実
化とを図つたものであり、この先行技術も、従来
のダブルエントリー型過給装置の使用以外の利用
手段についてなにも開示していない。

そこで本考案は、エンジン回転数全域に亙つて
有効なブースト圧が得られる優れた過給装置を提
供することを目的としている。

以上の目的を達成するための本考案の過給装置
の構成は、共通のタービンシヤフトに大径と小径
とのタービンホイールを設け、これら大小のター
ビンホイールそれぞれのガス噴射ノズルに択一的
に排気ガスを供給する切換弁を設け、タービン排
出ガスを前記の各ノズルに還流するガス通路と、
該通路に前記切換弁と連動し、且つ該切換弁がガ
スを供給しない側のタービンにガスを還流する切
換弁を設けたことを特徴とするものである。

本考案の過給装置は、排気ガス排出量の多いエ
ンジンの高回転時には、これに過給効率が適合す
る前記広い断面のタービン室に排気ガスを導入
し、排気ガス排出量の少ないエンジンの低回転時
には、これに適合する前記狭い断面のタービン室
に排気ガスを導入すると共に、使用しない側のタ
ービン室にはタービン室から排出されるガスを還
流することにより、タービン室内が負圧となるこ
とを防止することにより、エンジンの全回転域に
亙り有効な過給効率を与えるように作用する。

本考案を実施するに際し、タービン室に供給す
る排気ガスの切換弁とタービン出口側の排気ガス
を使用していないタービン室に還流する切換弁と
を同じ弁によつて構成することができる。

以下図面を用いて本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の過給装置の一実施例の要部構
成図であり、ターボチヤージヤＴは、コンプレツ
サホイール１１およびコンプレツサハウジング１
２からなるコンプレツサ部１０と、コンプレツサ
ホイール１１を駆動するタービン部２０とから成
る。また、タービンシヤフト１３を介してコンプ
レツサホイール１１に接続するタービン部２０の
タービンホイール３０は、低速用タービンホイー
ル３１と高速用タービンホイール３２の直径の異
なる２種のタービンホイールがタービンシヤフト
１３を共用させて２連装されたような構造をして
おり、これに合わせてタービンハウジング２２
は、前記低速用タービンホイール３１および高速
用タービンホイール３２にそれぞれ独立して排気
ガスを供給できるように、内部で隔壁２１によつ
て軸方向に第１タービン室２３と第２タービン室
２４とに２分割されている。そして、第１、第２
タービン室２３，２４は軸方向断面において断面
積を第２タービン室２４よりも第１タービン室２
３の方を小さく、かつノズル部の大きさを第２タ
ービン室２４のノズル部２４ａよりも第１タービ
ン室２３のノズル部２３ａを小さく設定してあ
る。

さらに、前記のように構成されたタービン部２
０にエンジン７０からの排気ガスを供給する排気
通路５０は、タービン部２０（タービンハウジン
グ部２２）近傍で仕切壁４３によつて２分割さ
れ、第１タービン室２３に排気ガスを供給する第
１排気通路４１と第２タービン室２４に排気ガス
を供給する第２排気通路４２からなる２連の排気
通路４０となつている。また、この２連の排気通
路４０の第１、第２排気通路４１，４２の集合部
の排気通路５０の外壁には、ターボチヤージヤＴ
のタービン部２０の下流側の排気通路２５に連通
する還流路２６，２７をそれぞれ開口させて設け
ている。

そして、前記２連の排気通路４０の集合部４４
には、独立して作動する２個の還流路−排気通路
切換弁が設けられており、第１切換弁５１は還流
路２６と第１排気通路４１とを切換え、第２切換
弁５２は還流路２７と第２排気通路４２とを切換
えるようになつている。本実施例ではこれら第１
および第２切換弁５１，５２を排気通路５０の外
壁に回動自在に設け、一方の切換弁が排気通路を
閉じた時には他方の切換弁が排気通路を開き、さ
らに閉じられた排気通路は還流路によつてターボ
チヤージヤＴのタービン部２０の下流側の排気通
路２５に連通するようになつている。

前記第１および第２切換弁５１，５２はそれぞ
れアクチユエータ６１，６２によつて独立して開
閉動作を行なえるようになつており、このアクチ
ユエータ６１，６２は共に切換弁作動制御装置６
０に接続して、制御装置６０の制御信号により第
１、第２切換弁５１，５２を開閉する。そして制
御装置６０にはエンジン７０の回転数センサ６４
からの信号や排気ブレーキスイツチ６５からの信
号が入力されるようになつており、制御装置６０
はその内部で前記回転数センサ６４からの信号を
処理して、エンジン回転数が設定回転数より低い
時にはアクチユエータ６１，６２により第１切換
弁５１を還流路２６を閉じて第１排気通路４１を
開く側にし、第２切換弁５２を第２排気通路４２
を閉じる側にして還流路２７を介して第２排気通
路４２をタービン部２０の下流側の排気通路２５
に通じさせる。また、エンジン回転数が設定回転
数を越えた時には逆に第１切換弁５１を第１排気
通路４１を閉じる側にし、第２切換弁５２を第２
排気通路４２を開く側にする。

さらに、排気ブレーキスイツチ６５がオンにな
つて排気ブレーキ状態になつた時には制御装置６
０は第１、第２切換弁５１，５２を共に第１、第
２排気通路４１，４２を閉じるようにアクチユエ
ータ６１，６２を駆動する。６３はバツテリであ
る。

第２図から第４図は前述したタービンホイール
３０の詳細を示すものである。本考案のタービン
ホイール３０は直径の異なる２種のタービンホイ
ールが重合されて２連装されたような構造をして
いる。すなわち、タービンホイール３０は第４図
に示すような直径の小さい低速用タービンホイー
ル３１がその低速用排気ガス整流部３３の基部を
第１図に示すタービンシヤフト１３に固着してま
ず取付けられており、次いで整流部３３に複数枚
設けられているタービンブレード３４の側周部３
５に密着させて直径の大きい高速用タービンホイ
ール３２の高速用排気ガス整流部３６が第３図に
示すように固着されている。この時高速用タービ
ンホイール３２の回転軸はタービンホイール３１
の回転軸に一致させておくことは言うまでもな
い。３７は整流部３６に複数枚設けられているタ
ービンブレードである。

そして、高速用排気ガス整流部３６のタービン
室側を隔壁２１に近接させており、これにより第
１タービン室２３よりの排気ガスは低速用タービ
ンホイール３１に、第２タービン室２４よりの排
気ガスは高速用タービンホイール３２に噴出して
各々のタービンブレード３４，３７に衝突する。

このように構成された本考案の過給装置では、
エンジン７０の回転数が低い時には制御装置６０
により第１切換弁５１が第１排気通路４１を開い
て排気通路５０と連通させており、第２切換弁５
２が第２排気通路４２を閉じているので、排気ガ
スは第１図の矢印Ｌで示すように第１排気通路４
１に流れて第１タービン室２３に入り、低速用タ
ービンホイール３１に噴出する。第１タービン室
２３はそのノズル部２３ａが絞られており、かつ
その断面積が小さいので、排気ガス流量が小なく
ても排気ガスの噴出エネルギが増大するためにタ
ービンシヤフト１３が高回転数で回ることがで
き、エンジン回転数が低くてもコンプレツサ部１
０で得られるブースト圧は増大する。

この時、排気ガスの流入しない第２排気通路４
２は、還流路２７を通じてターボチヤージヤＴの
タービン部２０の下流側の排気通路２５に連通し
ているので、第２排気通路４２内がタービンホイ
ール３０の回転によつて負圧になることはなく、
タービンホイール３０は円滑に回転する。

エンジン回転数が高くなつて設定回転数を越え
た時には、制御装置６０により第２排気通路４２
が排気通路５０と連通し、第１排気通路４１が還
流路２６を介してタービン部２０の下流側の排気
通路２５に連通する。すると今度は排気ガスは第
１図の破線Ｈで示すように第２排気通路４２に流
れ第２タービン室２４に入り、高速用タービンホ
イール３２に噴出する。第２タービン室２４はそ
のノズル部２４ａが第１タービン室２３のノズル
部２３ａよりも大きいので排気ガスの噴出エネル
ギが減少するために、タービンシヤフト１３は排
気ガス流量が大きくなつても過回転せず、エンジ
ン回転数が高い時でもコンプレツサ部１０で得ら
れるブースト圧は、過ブースト圧まで至ることが
ない。

また、本考案の過給装置は、運転者が排気ブレ
ーキスイツチ６５をオンして排気ブレーキを作動
させたい時に制御装置６０により第１および第２
切換弁５１，５２が第１および第２排気通路４
１，４２を共に閉じるように働くので、排気ブレ
ーキとしてこれを使用することもできる。

以上説明したように本考案の過給装置は、共通
のタービンシヤフトに大径とと小径とのタービン
ホイールを設け、これら大小のタービンホイール
のそれぞれにガスを噴射するノズルに択一的にガ
スを供給する切換弁を設け、タービン排出ガスを
前記の各ノズルに還流するガス通路と、該通路に
前記切換弁と連動し、且つ該切換弁がガスを供給
しない側のタービンにガスを還流する切換弁を設
ける構成として、エンジン回転数によつてこれら
２種類のタービンホイールを使い分けるようにし
たことによりエンジン回転数全域にわたつて有効
なブースト圧が得られるので、エンジン低回転時
からターボ効果が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すターボチヤー
ジヤの要部構成図、第２図は第１図に示した２連
装タービンホイールのＡ矢視図、第３図は第２図
のタービンホイールの斜視図、第４図は第３図の
タービンホイールの外側の高速用タービンホイー
ルを取去つた低速用タービンホイールのみの斜視
図である。 １０……コンプレツサ部、１３……タービンシ
ヤフト、２０……タービン部、２１……隔壁、２
２……タービンハウジング、２３……第１タービ
ン室、２４……第２タービン室、３１……低速用
タービンホイール、３２……高速用タービンホイ
ール、３３，３６……整流部、３４，３７……タ
ービンブレード、３５……側周部、４０……２連
の排気通路、４３……仕切壁、５０……排気通
路、５１……第１切換弁、５２……第２切換弁、
６０……制御装置、６１，６２……アクチユエー
タ、６４……回転数センサ、６５……排気ブレー
キスイツチ、７０……エンジン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 共通のタービンシヤフトに大径と小径とのター
   ビンホイールを設け、これら大小のタービンホイ
   ールのそれぞれのガス噴射ノズルに択一的に排気
   ガスを供給する切換弁を設け、タービンの排出ガ
   スを前記の各ノズルに還流するガス通路と、該通
   路に前記切換弁と連動し、且つ該切換弁がガスを
   供給しない側のタービンにガスを還流する切換弁
   を設けたことを特徴とする過給装置。