JP5813017B2

JP5813017B2 - ターボチャージャ

Info

Publication number: JP5813017B2
Application number: JP2012553924A
Authority: JP
Inventors: トーマス・リッシャー
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: DE112011100573T5; US20120297768A1; CN102741521A; KR101682477B1; CN102741521B; WO2011102959A2; JP2013519841A; US9500119B2; WO2011102959A3; KR20120137477A

Description

本発明は、請求項１の前段に記載のターボチャージャに関する。

一般的なターボチャージャが国際公開第２００８／０９５６５８Ａ１号パンフレットから知られている。

前記タイプのターボチャージャは、法的に規定された排気ガス制限値を達成するために、広い運転範囲にわたって、大量の排気ガスをエンジンの吸気通路に再循環させる内燃機関に使用される。低圧排気ガス再循環（ＬＰ−ＥＧＲ）では、排気ガスはターボチャージャのコンプレッサの上流の新鮮な空気流に供給される。この混合が効果的でない場合、高温における排気ガス含有成分がコンプレッサを通して吸い込まれる。

排気ガスと新鮮な空気とのこの不均一な混合は、未燃焼炭化水素および煤がコンプレッサハウジングの片側に回転非対称に堆積することをもたらすことがある。次に、ディフューザ領域の片側が閉塞することにより、半径方向の推進力が増大する結果、摩擦によるコンプレッサホイールに対する、および追加の半径方向力による軸受装置に対する間接的損傷を予想することができる。したがって、不可避の堆積をより均一にするために、コンプレッサ供給流の回転対称の混合プロファイルが好ましい。このことは、特にコンプレッサホイール入口の均一な速度プロファイルについても当てはまる。

したがって、本発明の目的は、請求項１の前段に記載の内燃機関用のターボチャージャであって、上記の欠点を克服し、特に、できるだけ最短の距離で、再循環された排気ガスと新鮮な吸気との混合を改善し、かつできるだけ回転対称の混合プロファイルを達成することを追求するターボチャージャを提供することである。

前記目的は、請求項１の特徴によって達成される。

本発明による混合装置のおよび本発明によるターボチャージャの設計により、最初に、新鮮な吸気が流入分配器を介してコンプレッサに半径方向に供給されることが達成される。この場合、低圧排気ガス再循環供給流は軸方向に、すなわち流入分配器の長手方向軸線の方向に流れる。できるだけ回転対称かつ高速の混合を行うために、再循環された排気ガスのジェットが衝突板に向けられる。前記衝突板は、低圧排気ガス再循環供給流の半径方向の分布を生成すると有利である。さらに、再循環された排気ガス流に存在する水滴のサイズが衝突板によって小さくされ、これにより、コンプレッサホイールに対する液滴の衝突の最小化がもたらされることが有利には達成される。

この場合、本発明に関連して行われた試験および分析は、本発明による構成が、再循環された排気ガスの出口の下流において、非常に短い混合距離で、均一かつ回転対称の速度および温度プロファイルを既に生成していることを示した。この場合、温度分布は排気ガス成分の混合領域と同一である。

従属請求項は本発明の有利な改良形態に関する。

本発明のさらなる詳細、利点および特徴は、例示的な実施形態の説明からおよび図面から明らかになるであろう。

本発明によるターボチャージャの非常に単純化した概略断面図である。本発明による混合装置の特に好ましい実施形態の原理を示している非常に単純化した概略図である。

図１に示したターボチャージャ１は、タービンハウジング１３内に配置されたタービンホイール１４を有するタービン４を有する。前記タービンホイール１４は、ロータシャフト１５を介して、コンプレッサ５のコンプレッサハウジング７内に配置されるコンプレッサホイール６に連結される。

エンジン２からの排気ガス再循環ライン３は、好ましくは調整弁１９および冷却器２０を介して、排気ガス混合開口部１２を通ってエンジン２の吸気ライン１０に通じる。吸気ライン１０では、混合装置１８はコンプレッサ入口１１の上流に配置される。

また、コンプレッサ入口９からエンジン２への供給ライン１６、およびエンジン２からタービンハウジング１３への排気ガスライン１７が示されている。

排気ガス再循環ライン３の本発明によるこの構成により、排気ガスＡ_Ｇは排気ガス混合開口部１２を通して吸気ライン１０に導かれる。この場合、排気ガスＡ_Ｇは新鮮な空気Ｆ_Ｌに衝突し、次に、この新鮮な空気Ｆ_Ｌが混合装置１８を通して新鮮な空気Ｆ_Ｌの流れ方向に混合される。２つの質量流量をほぼ完全に混合した後、混合物はコンプレッサ入口１１を通ってディフューザ８に流れる。

図１および図２の並置から理解できるように、本発明による混合装置１８は流入分配器２１を有し、この流入分配器２１には、まず第一に、新鮮な空気Ｆ_Ｌを供給するための吸気ライン１０が通じ、次に、この流入分配器２１の中に排気ガス再循環ライン３が導かれる。特に図２の図面から理解できるように、２つのライン３と１０は少なくとも実質的に互いに直角、好ましくは正確に９０°の角度である。前記構成により、新鮮な空気Ｆ_Ｌの半径方向の導入と、少なくとも実質的に流入分配器２１の長手方向軸線Ｌに沿った排気ガスの導入とが生じる。

図２に示した特に好ましい実施形態では、ガイドコーン２４が流入分配器２１内に配置され、このガイドコーン２４はその入口２５から進んで排気ガスＡ_Ｇの流れ方向Ｒに先細になる。排気ガス再循環ライン３は前記ガイドコーン２４に通じ、この排気ガス再循環ライン３はその端部に流出開口部２２を有する。衝突板２３は、排気ガスＡ_Ｇの流れ方向Ｒから見て前記流出開口部２２の下流に設けられ、この衝突板に向かって、供給された排気ガス流Ａ_Ｇが導かれる。この場合、衝突板２３は、例えば、流入分配器２１に隣接する管コネクタ２６に、または流入分配器２１自体に適切な方法で固定することができる。

冒頭で説明したように、前記構成は、衝突板２３が、供給された排気ガスＡ_Ｇの半径方向の分配を行い、さらには、再循環された排気ガス流に存在する任意の水滴のサイズを低減するという利点をもたらす。

本開示を補足するために、図１および図２の本発明の概略図が明示的に参照される。

１ターボチャージャ／排気ガスターボチャージャ
２エンジン
３排気ガス再循環ライン
４タービン
５コンプレッサ
６コンプレッサホイール
７コンプレッサハウジング
８ディフューザ
９コンプレッサ出口
１０吸気ライン
１１コンプレッサ入口
１２排気ガス混合開口部
１３タービンハウジング
１４タービンホイール
１５ロータシャフト
１６供給ライン
１７排気ガスライン
１８混合装置
１９調整弁
２０冷却器
２１流入分配器
２２流出開口部
２３衝突板
２４ガイドコーン
２５入口
２６管コネクタ
Ａ_Ｇ排気ガス
Ｆ_Ｌ新鮮な空気
Ｌ長手方向軸線
Ｒ排気ガスＡ_Ｇの流れ方向

Claims

内燃機関（２）用のターボチャージャ（１）であって、
排気ガス混合開口部（１２）を介して前記内燃機関（２）の吸気ライン（１０）に通じる少なくとも１つの低圧排気ガス再循環ライン（３）を有し、
タービン（４）を有し、
コンプレッサ（５）であって、
前記タービン（４）に駆動連結され、
前記吸気ライン（１０）がコンプレッサ入口（１１）を介して通じるコンプレッサハウジング（７）内に配置されるコンプレッサホイール（６）を有するコンプレッサ（５）を有し、
再循環された排気ガス（ＡＧ）と新鮮な空気（ＦＬ）とを混合するための混合装置（１８）を有するターボチャージャ（１）において、
前記混合装置（１８）が流入分配器（２１）を有し、前記流入分配器（２１）には、少なくとも実質的に前記流入分配器（２１）の長手方向軸線（Ｌ）に沿って延びる前記排気ガス再循環ライン（３）と、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して少なくとも実質的に直角に延びる前記吸気ライン（１０）とが通じることと、
前記排気ガス（ＡＧ）の流れ方向（Ｒ）から見て、衝突板（２３）が前記排気ガス再循環ライン（３）の流出開口部（２２）の下流に設けられること、
前記混合装置（１８）が、前記流入分配器（２１）内に配置されるガイドコーン（２４）を有することと、
前記排気ガス再循環ライン（３）が前記ガイドコーン（２４）に通じることと、
前記衝突板（２３）が前記新鮮な空気（ＦＬ）の前記流れ方向に対して実質的に平行に配置されること、
を特徴とするターボチャージャ（１）。
内燃機関（２）用のターボチャージャ（１）であって、
排気ガス混合開口部（１２）を介して前記内燃機関（２）の吸気ライン（１０）に通じる少なくとも１つの低圧排気ガス再循環ライン（３）を有し、
タービン（４）を有し、
コンプレッサ（５）であって、
前記タービン（４）に駆動連結され、
前記吸気ライン（１０）がコンプレッサ入口（１１）を介して通じるコンプレッサハウジング（７）内に配置されるコンプレッサホイール（６）を有するコンプレッサ（５）を有する、
ターボチャージャ（１）の再循環された排気ガス（ＡＧ）と新鮮な空気（ＦＬ）とを混合するための混合装置（１８）において、
少なくとも実質的に流入分配器（２１）の長手方向軸線（Ｌ）に沿って延びる供給ライン（３）と、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して実質的に直角に延びる吸気ライン（１０）とが通じる流入分配器（２１）と、
前記排気ガス（ＡＧ）の流れ方向（Ｌ）から見て前記供給ライン（３）の出口開口部（２２）の下流に配置される衝突板（２３）と、
前記流入分配器（２１）内に配置されるガイドコーン（２４）と、
を有し、
前記排気ガス再循環ライン（３）が前記ガイドコーン（２４）に通じ、
前記衝突板（２３）が前記新鮮な空気（ＦＬ）の前記流れ方向に対して実質的に平行に配置されること、
を特徴とする混合装置（１８）。