JP7300908B2 - Turbine housing and turbocharger - Google Patents
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Description
本開示は、タービンハウジングおよび該タービンハウジングを備えるターボチャージャに関する。 The present disclosure relates to a turbine housing and a turbocharger comprising the turbine housing.
従来、タービンハウジングには、ウェイストゲートバルブを収容するように構成されたものがある(例えば特許文献1)。特許文献1には、タービンホイールが収容されるホイール収容空間と、タービンホイールを通過した排ガスをタービンハウジングの外部に排出する排出流路と、ホイール収容空間を迂回して排出流路に排ガスを流すバイパス流路と、が形成されたタービンハウジングが開示されている。上記バイパス流路の出口部を閉止するようにウェイストゲートバルブが配設されている。上記ウェイストゲートバルブの開弁量を制御し、バイパス流路を通過する排ガスの流量を調整することで、ターボチャージャの過給圧を調整することが行われている。
Conventionally, some turbine housings are configured to accommodate wastegate valves (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の排出流路は、ウェイストゲートバルブを収容するために、上記ホイール収容空間よりも径方向外側に拡大した形状となっている。タービンハウジングの断面形状が楕円環状に形成された筒状部であって、タービンハウジングの軸方向に延びる筒状部の内壁面により、上記排出流路が画定されている。
In order to accommodate the waste gate valve, the discharge passage described in
本発明者らは、特許文献1に記載のようなタービンハウジングでは、排出流路を流れる排ガスの流速の低減が得られず圧力損失になり、十分な静圧回復効果を得られない虞があることを見出した。排ガスの静圧回復効果が小さいと、ターボチャージャの性能向上の妨げとなる虞がある。
The inventors of the present invention have found that the turbine housing as described in
上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、排出流路における静圧回復効果を向上させることで、ターボチャージャの性能を向上させることができるタービンハウジング、およびターボチャージャを提供することにある。 In view of the circumstances described above, an object of at least one embodiment of the present disclosure is to provide a turbine housing and a turbocharger that can improve the performance of the turbocharger by improving the static pressure recovery effect in the exhaust flow path. to do.
本開示にかかるタービンハウジングは、
タービンホイールおよびウェイストゲートバルブを収容するように構成されたタービンハウジングであって、
上記タービンハウジングの外部から上記タービンホイールが収容されるホイール収容空間に排ガスを導入するためのスクロール流路を形成するスクロール流路形成部と、
上記タービンホイールを通過した上記排ガスを上記タービンハウジングの外部に排出するための排出流路を形成する排出流路形成部と、
上記スクロール流路から上記ホイール収容空間を迂回して上記排出流路に上記排ガスを送るバイパス流路を形成するバイパス流路形成部と、を備え、
上記排出流路形成部の内部には、上記ウェイストゲートバルブが収容されるバルブ収容空間が形成され、
上記排出流路形成部の流路壁面は、その周方向の少なくとも一部に、上記排出流路の出口側に向かうにつれて上記タービンハウジングの軸線に対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面を含み、
上記傾斜面は、上記タービンハウジングを上記軸線に沿って視認した平面視において、上記バルブ収容空間と周方向において重複する範囲に存在する。
A turbine housing according to the present disclosure includes:
A turbine housing configured to house a turbine wheel and a wastegate valve, comprising:
a scroll passage forming portion for forming a scroll passage for introducing exhaust gas from the outside of the turbine housing into the wheel accommodation space in which the turbine wheel is accommodated;
a discharge passage forming portion that forms a discharge passage for discharging the exhaust gas that has passed through the turbine wheel to the outside of the turbine housing;
a bypass flow path forming part that forms a bypass flow path that bypasses the wheel housing space from the scroll flow path and sends the exhaust gas to the discharge flow path,
A valve housing space for housing the waste gate valve is formed inside the discharge passage forming portion,
the flow path wall surface of the discharge flow path forming portion includes, at least in part in the circumferential direction, an inclined surface that is inclined so that the distance from the axis of the turbine housing increases toward the outlet side of the discharge flow path;
The inclined surface exists in a range that overlaps the valve housing space in the circumferential direction in a plan view of the turbine housing along the axis.
本開示にかかるターボチャージャは、
タービンホイールと、
上記タービンハウジングと、
上記バイパス流路を開閉可能に構成されたウェイストゲートバルブと、を備える。
The turbocharger according to the present disclosure is
a turbine wheel;
the turbine housing;
and a waste gate valve configured to open and close the bypass channel.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、排出流路における静圧回復効果を向上させることで、ターボチャージャの性能を向上させることができるタービンハウジング、およびターボチャージャが提供される。 According to at least one embodiment of the present disclosure, a turbine housing and a turbocharger are provided that can improve the performance of the turbocharger by improving the static pressure recovery effect in the exhaust flow path.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
Several embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present disclosure, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
In addition, the same code|symbol may be attached|subjected about the same structure and description may be abbreviate|omitted.
(ターボチャージャの構成)
図1は、本開示の一実施形態にかかるターボチャージャの構成を概略的に示す概略構成図である。図1に示されるように、幾つかの実施形態にかかるターボチャージャ1は、タービンホイール11と、コンプレッサホイール12と、タービンホイール11およびコンプレッサホイール12の夫々に機械的に連結される回転シャフト13と、タービンホイール11、コンプレッサホイール12および回転シャフト13を収容するように構成されたハウジング14と、を備えている。
(Turbocharger configuration)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram that schematically shows the configuration of a turbocharger according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, a
回転シャフト13は、図1に示されるように、長手方向を有し、上記長手方向の一端部がタービンホイール11に機械的に連結されており、上記長手方向の他端部がコンプレッサホイール12に機械的に連結されている。回転シャフト13は、軸受15に回転可能に支持されている。このため、タービンホイール11およびコンプレッサホイール12の夫々は、回転シャフト13を介して一体的に回転可能となっている。
As shown in FIG. 1 , the
ハウジング14は、図1に示されるように、タービンホイール11を内部に収容するタービンハウジング3を備える。図示される実施形態では、ハウジング14は、上記タービンハウジング3と、コンプレッサホイール12を収容するコンプレッサハウジング16と、軸受15を収容する軸受ハウジング17と、を含む。軸受ハウジング17は、タービンハウジング3とコンプレッサハウジング16との間に配置され、タービンハウジング3およびコンプレッサハウジング16の夫々に、例えばボルトやVクランプなどの締結部材により機械的に連結されている。
The
図1に示されるように、タービンホイール11は、排ガスを発生させるエンジン本体10(内燃機関)から排出された排ガスを、排ガスの流れ方向における下流側に送るための排気通路18に設けられる。コンプレッサホイール12は、エンジン本体10に送られる燃焼用気体が流れる吸気通路19に設けられる。燃焼用気体としては、例えば新気やEGRガス、これらの混合気などが挙げられる。
As shown in FIG. 1, the
ターボチャージャ1は、エンジン本体10から排出されて排気通路18を流れる排ガスによりタービンホイール11が回転駆動し、タービンホイール11に連動して回転駆動するコンプレッサホイール12により、吸気通路19を流れる燃焼用気体を圧縮するように構成されている。
In the
ターボチャージャ1は、図1に示されるように、エンジン本体10から排出された排ガスを、タービンホイール11を経由させずに、タービンホイール11の上流側から下流側に送るためのバイパス通路20を開閉可能に構成されたウェイストゲートバルブ21をさらに備えている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、排気通路18におけるタービンホイール11よりも排ガスの流れ方向の上流側を上流側排気通路181とし、タービンホイール11よりも排ガスの流れ方向の下流側を下流側排気通路182とする。上流側排気通路181は、エンジン本体10とタービンホイール11とを接続している。
As shown in FIG. 1 , the upstream side of the exhaust gas flow direction of the
図示される実施形態では、バイパス通路20は、図1に示されるように、上流側排気通路181に設けられる分岐部183と、下流側排気通路182に設けられる合流部184と、を接続している。ウェイストゲートバルブ21は、バイパス通路20を開閉可能に構成されている。ウェイストゲートバルブ21を開放し、タービンホイール11に向かって流れる排ガスの流れの一部をバイパス通路20に分流させることで、タービンホイール11に送られる排ガスの量や熱エネルギーを低減させることができ、ひいては燃焼用気体の過給圧を低減させることができる。
In the illustrated embodiment, the
(タービンハウジングの構成)
図2は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングを備えるターボチャージャの概略断面図である。図3は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの概略斜視図である。図2に示す概略断面図は、図3のA-A線矢視の断面に相当する概略断面図である。
以下、例えば図2に示されるように、タービンハウジング3の軸線LAが延在する方向を軸方向とし、軸方向のうち、軸受ハウジング17に対してタービンハウジング3が位置する側(図中右側)を一方側とし、タービンハウジング3に対して軸受ハウジング17が位置する側(図中左側)を他方側とする。
(turbine housing configuration)
2 is a schematic cross-sectional view of a turbocharger with a turbine housing according to one embodiment of the present disclosure; FIG. 3 is a schematic perspective view of a turbine housing in accordance with one embodiment of the present disclosure; FIG. The schematic cross-sectional view shown in FIG. 2 is a schematic cross-sectional view corresponding to the cross section taken along line AA in FIG.
Hereinafter, as shown in FIG. 2, for example, the direction in which the axis LA of the
幾つかの実施形態にかかるタービンハウジング3は、例えば図2に示されるように、スクロール流路40を形成するスクロール流路形成部4と、排出流路50を形成する排出流路形成部5と、を備えている。
The
スクロール流路40は、例えば図2に示されるように、タービンハウジング3の外部からタービンホイール11が収容されるホイール収容空間30に排ガスを導入するための流路である。ホイール収容空間30は、スクロール流路40や排出流路50に連通するとともに、タービンホイール11を回転可能な状態で収容するようになっている。スクロール流路40は、ホイール収容空間30の周囲(径方向外側)を囲むような渦巻き形状を有している。スクロール流路40は、スクロール流路形成部4の内壁面41により画定される。換言すると、スクロール流路形成部4は、その内部にスクロール流路40を画定する内壁面41を有する。
The
タービンハウジング3には、図3に示されるように、タービンハウジング3の外部からスクロール流路40に排ガスを導入するための排ガス導入口31が形成されている。図示される実施形態では、排ガス導入口31は、スクロール流路形成部4の一端部42に形成されている。
As shown in FIG. 3 , the
排出流路50は、例えば図2に示されるように、タービンホイール11を通過した排ガスをタービンハウジング3の外部に排出するための流路である。排出流路50は、ホイール収容空間30よりも軸方向の一方側に設けられる。排出流路50は、排出流路形成部5の内壁面である流路壁面51により画定される。換言すると、排出流路形成部5は、その内部に排出流路50を画定する流路壁面51を有している。
The
タービンハウジング3には、例えば図2に示されるように、排出流路50を流れる排ガスをタービンハウジング3の外部に排出するための排ガス排出口32が形成されている。図示される実施形態では、排ガス排出口32は、排出流路形成部5の上記一方側の端部52に形成されている。
The
図示される実施形態では、タービンハウジング3は、例えば図2に示されるように、スクロール流路形成部4と排出流路形成部5とを繋ぐ接続部7をさらに備える。接続部7は、タービンホイール11のタービン翼111の先端112に対向するように凸状に湾曲するシュラウド面71と、シュラウド面71に連なる面を含み、且つ、軸方向に沿って延在する内壁面72と、を含む。内壁面72は、流路壁面51に連なる面を含む。図2に示される実施形態では、排出流路形成部5と接続部7とは、タービン翼111の後縁113に相当する軸方向位置を境界としている。
In the illustrated embodiment, the
エンジン本体10から排出された排ガスは、タービンハウジング3の排ガス導入口31からタービンハウジング3の内部に導入され、スクロール流路40を通った後に、タービンホイール11(ホイール収容空間30)に送られる。タービンホイール11(ホイール収容空間30)に送られた排ガスは、排出流路50を軸方向の一方側に向かって流れた後に、排ガス排出口32からタービンハウジング3の外部に排出される。
Exhaust gas discharged from the
タービンハウジング3は、例えば図3に示されるように、スクロール流路40からホイール収容空間30を迂回して排出流路50に排ガスを送るバイパス流路60を形成するバイパス流路形成部6を備えている。つまり、上述したバイパス通路20(図1参照)は、バイパス流路60としてバイパス流路形成部6の内部に形成されている。
The
バイパス流路60は、例えば図3に示されるように、バイパス流路形成部6の内壁面61により画定される。換言すると、バイパス流路形成部6は、その内部にバイパス流路60を画定する内壁面61を有する。
スクロール流路形成部4の内壁面41には、スクロール流路40とバイパス流路60とを連通させる開口43が形成されている。図示される実施形態では、開口43は、内壁面41の一端部42側の縁部44に形成されている。
The
An
図4は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの図3のB-B線矢視の概略断面図である。図5は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの概略断面図であって、ウェイストゲートバルブが配設された状態を示す概略断面図である。図6は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングの軸線に直交する断面を示す概略断面図であって、排出流路の出口側から視た状態を示す概略断面図である。 4 is a schematic cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3 of a turbine housing according to an embodiment of the present disclosure; FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a turbine housing according to an embodiment of the present disclosure, showing a state in which wastegate valves are disposed. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a cross-section perpendicular to the axis of the turbine housing according to one embodiment of the present disclosure, and is a schematic cross-sectional view showing a state viewed from the outlet side of the discharge channel.
(排出流路形成部の流路壁面、バルブ収容空間、ウェイストゲートバルブ)
排出流路形成部5の流路壁面51は、例えば図2、4に示されるように、その周方向の少なくとも一部に、排出流路50の出口側(図中右側)に向かうにつれてタービンハウジング3の軸線LAに対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面55を含んでいる。以下、傾斜面55の軸線LAに対する傾斜角度をφとする。
(Channel wall surface of discharge channel forming part, valve housing space, waste gate valve)
As shown, for example, in FIGS. 2 and 4, the flow
例えば図4、5に示されるように、上述した排出流路形成部5の内部に、上述したウェイストゲートバルブ21が収容されるバルブ収容空間54が形成されている。バルブ収容空間54は、排出流路50を径方向外側に拡張する空間であり、排出流路形成部5の流路壁面51のうちの、傾斜面55とバルブ収容面56により画定される。排出流路50は、バルブ収容空間54と、バルブ収容空間54以外の空間53と、を含む。空間53は、タービンホイール11から送られた排ガスを排ガス排出口32に向かって流すための空間である。
For example, as shown in FIGS. 4 and 5, a
図示される実施形態では、バルブ収容面56は、例えば図4に示されるように、傾斜面55に対して交差する方向に沿って延在する第1バルブ収容面561と、傾斜面55に対して交差する方向に沿って延在する第2バルブ収容面562であって、第1バルブ収容面561よりもホイール収容空間30から離れた位置に形成される第2バルブ収容面562と、第1バルブ収容面561の外縁と第2バルブ収容面562の外縁とを繋ぐ第3バルブ収容面563と、を含む。上述したバルブ収容空間54は、第1バルブ収容面561と第2バルブ収容面562との間に画定される。図4に示される実施形態では、第1バルブ収容面561および第2バルブ収容面562の夫々は、径方向に沿って延在している。第3バルブ収容面563は、軸方向に沿って延在している。
In the illustrated embodiment, the valve-receiving
排出流路形成部5には、例えば図4に示されるように、バルブ収容空間54とバイパス流路60とを連通させるウェイストゲートポート62が形成されている。図示される実施形態では、排出流路形成部5は、第1バルブ収容面561から円柱状に隆起する隆起部57を含み、隆起部57の端面571にウェイストゲートポート62が開口している。
For example, as shown in FIG. 4 , a
ウェイストゲートバルブ21は、例えば図5に示されるように、ウェイストゲートポート62を閉止可能に構成された弁体211と、弁体211を支持するとともに、弁体211を回動可能に構成された回動部212と、を含む。回動部212は、排出流路形成部5に形成されたアーム挿通孔58であって、タービンハウジング3の外部とバルブ収容空間54とを連通させるアーム挿通孔58を挿通するアーム213を含む。アーム213は、タービンハウジング3の外部に突出した一端部214に、アーム213を回転させる回転装置215が連結されている。回転装置215がアーム213を回転させると、アーム213の周方向に弁体211が回動する。ウェイストゲートバルブ21は、弁体211を回動させて、ウェイストゲートポート62を閉止又は開放することで、バイパス流路60からバルブ収容空間54に流れる排ガスの流量を制御するようになっている。
As shown in FIG. 5, for example, the
図6に示されるような、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、上述した傾斜面55は、バルブ収容空間54と周方向において重複する範囲A1に存在するバルブ側傾斜面551を含む。図示される実施形態では、図6に示されるように、上述した傾斜面55は、流路壁面51の全周に亘って存在している。そして、上記平面視において、上述した傾斜面55は、上記バルブ側傾斜面551と、バルブ収容空間54と周方向において重複しない範囲A2に存在する非バルブ側傾斜面552と、を含む。非バルブ側傾斜面552は、例えば図4に示されるように、軸方向において、バルブ収容空間54よりも排出流路50の入口側だけでなく、バルブ収容空間54が存在する範囲にも存在している。図4に示される実施形態では、非バルブ側傾斜面552は、タービン翼111の後縁113に相当する軸方向位置から第2バルブ収容面562の内周縁部565に相当する軸方向位置までに亘り存在している。
In a plan view of the
(比較例にかかるタービンハウジングの構成)
図7は、比較例にかかるタービンハウジングを備えるターボチャージャの概略断面図である。図8は、比較例にかかるタービンハウジングの図3のB-B線矢視に相当する概略断面図である。
比較例にかかるターボチャージャ1Aは、図7に示されるように、上述したタービンホイール11と、上述した回転シャフト13と、タービンホイール11を収容可能に構成されたタービンハウジング3Aと、を少なくとも備えている。ターボチャージャ1Aは、図8に示されるように、タービンハウジング3Aに収容される上述したウェイストゲートバルブ21をさらに備えている。
(Configuration of turbine housing according to comparative example)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a turbocharger provided with a turbine housing according to a comparative example. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a turbine housing according to a comparative example, taken along line BB in FIG.
As shown in FIG. 7, a
比較例にかかるタービンハウジング3Aは、図7に示されるように、上述したスクロール流路40を形成するスクロール流路形成部4Aと、上述した排出流路50に相当する排出流路50Aを形成する排出流路形成部5Aと、スクロール流路形成部4Aと排出流路形成部5Aとを繋ぐ接続部7Aと、を備える。接続部7Aは、上述したシュラウド面71と、上述した内壁面72と、を含む。タービンハウジング3Aは、図8に示されるように、上述したバイパス流路60を形成するバイパス流路形成部6Aをさらに備えている。
As shown in FIG. 7, the
排出流路50Aは、図7に示されるように、排出流路形成部5Aの流路壁面51Aにより画定される。流路壁面51Aは、上述した内壁面72に連なる面を含む内方内壁面511Aと、内方内壁面511Aよりも径方向外側、且つ、軸方向の一方側に位置する外方内壁面512Aと、内方内壁面511Aと外方内壁面512Aとを繋ぐように軸方向の他方側に向かって凹状に湾曲する湾曲面513Aと、を含む。内方内壁面511Aおよび外方内壁面512Aの夫々は、軸方向に延在しており、排出流路50の入口側(図中左側)と出口側(図中右側)とで軸線LAからの距離が等しくなっている。
The
流路壁面51Aは、図8に示されるように、バルブ収容面56Aをさらに含む。バルブ収容面56Aは、上述した第1バルブ収容面561と、上述した第2バルブ収容面562と、上述した第3バルブ収容面563と、を含む。排出流路50Aは、上述したウェイストゲートバルブ21が収容されるバルブ収容空間54Aであって、バルブ収容面56Aにより画定されるバルブ収容空間54Aと、バルブ収容空間54A以外の空間53Aと、を含む。
The
(本開示の一実施形態と比較例との比較)
図9は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングにおける排ガスの圧力分布を説明するための図である。図10は、比較例にかかるタービンハウジングにおける排ガスの圧力分布を説明するための図である。図11は、本開示の一実施形態にかかるタービンハウジングにおける排ガスの圧力分布を説明するための図である。図12は、比較例にかかるタービンハウジングにおける排ガスの圧力分布を説明するための図である。図9~12においては、排ガスの圧力が高い部分を濃く、排ガスの圧力が低い部分を薄く表示している。図9、10は、ターボチャージャの圧力比を1.5、速度比U/Coを0.56とする高圧力比条件におけるシミュレーション結果を示している。図11、12は、ターボチャージャの圧力比を1.2、速度比U/Coを0.51とする図9、10に比べて低圧力比条件におけるシミュレーション結果を示している。ここで、速度比U/Coは、タービン翼111の旋回速度Uと、理論断熱速度Coと、の比により表される。理論断熱速度Coは、タービン入口温度と圧力比からその排ガスが加速される最大流速を示している。
(Comparison between an embodiment of the present disclosure and a comparative example)
FIG. 9 is a diagram for explaining pressure distribution of exhaust gas in a turbine housing according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 10 is a diagram for explaining pressure distribution of exhaust gas in a turbine housing according to a comparative example. FIG. 11 is a diagram for explaining pressure distribution of exhaust gas in a turbine housing according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 12 is a diagram for explaining pressure distribution of exhaust gas in a turbine housing according to a comparative example. In FIGS. 9 to 12, the portions where the pressure of the exhaust gas is high are shown dark, and the portions where the pressure of the exhaust gas is low are shown light. 9 and 10 show simulation results under high pressure ratio conditions, where the pressure ratio of the turbocharger is 1.5 and the speed ratio U/Co is 0.56. 11 and 12 show the simulation results under lower pressure ratio conditions compared to FIGS. 9 and 10 where the pressure ratio of the turbocharger is 1.2 and the speed ratio U/Co is 0.51. Here, the speed ratio U/Co is represented by the ratio between the turning speed U of the
比較例にかかるターボチャージャ1Aでは、図10、12に示されるように、タービンホイール11(ホイール収容空間30)から排出流路50Aに流れ込んだ排ガスは、上述した内方内壁面511Aに沿って軸方向の一方側に向かって流れるので、径方向外側に位置する外方内壁面512Aやバルブ収容面56Aに向かう流れを生じさせ難い。また、内方内壁面511Aと外方内壁面512Aとの間や、内方内壁面511Aとバルブ収容面56Aとの間は、流路面積が急激に拡大しているため、圧力損失が大きなものとなる。
In the
これに対して、ターボチャージャ1では、図9、11に示されるように、タービンホイール11(ホイール収容空間30)から排出流路50に流れ込んだ排ガスは、上述した傾斜面55(バルブ側傾斜面551や非バルブ側傾斜面552)に沿って軸方向の一方側、且つ、径方向外側に向かって流れるので、径方向外側に位置する外方内壁面512Aやバルブ収容面56Aに向かう流れを、排出流路50の入口側近傍から直ちに生じさせることができる。また、非バルブ側傾斜面552の入口側と出口側との間は、ターボチャージャ1Aの内方内壁面511Aと外方内壁面512Aとの間に比べて、流路面積の拡大割合を抑えることができるため、圧力損失を抑制することができる。また、バルブ側傾斜面551とバルブ収容面56との間は、ターボチャージャ1Aの内方内壁面511Aとバルブ収容面56Aとの間に比べて、流路面積の拡大割合を抑えることができるため、圧力損失を抑制することができる。
On the other hand, in the
図9、10に示されるような、高圧力比条件におけるシミュレーション結果において、ターボチャージャ1は、比較例にかかるターボチャージャ1Aに比べて、静圧回復係数およびディフューザ効率が向上していた。また、図11、12に示されるような、低圧力比条件におけるシミュレーション結果においても、ターボチャージャ1は、比較例にかかるターボチャージャ1Aに比べて、静圧回復係数およびディフューザ効率が向上していた。
As shown in FIGS. 9 and 10, the simulation results under high pressure ratio conditions show that the
幾つかの実施形態では、図6に示されるような、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、上述した傾斜面55(バルブ側傾斜面551)は、バルブ収容空間54と周方向において重複する範囲A1に存在している。
In some embodiments, the inclined surface 55 (valve-side inclined surface 551) described above in a plan view of the
上記の構成によれば、排出流路形成部5の流路壁面51は、その周方向の少なくとも一部に排出流路50の出口側に向かうにつれてタービンハウジング3の軸線LAに対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面55を含んでいる。傾斜面55は、タービンハウジング3を軸線LAに沿って視認した平面視において、バルブ収容空間54と周方向において重複する範囲A1に存在している。このため、排出流路50は、重複する範囲A1に存在している傾斜面55により、少なくとも周方向におけるバルブ側において、排出流路50の出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このような排出流路50は、少なくとも周方向におけるバルブ側において、出口側に向かって流れる排ガスの流速を低減させて圧力損失を抑制することで、静圧回復効果を向上させることができる。排出流路50における静圧回復効果を向上させることで、ターボチャージャ1の性能を向上させることができる。
According to the above configuration, the flow
また、上記の構成によれば、排出流路50は、少なくとも上記重複する範囲A1に存在している傾斜面55により、出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このため、バルブ収容空間54へのアクセスが容易となるので、ウェイストゲートバルブ21の取付性を良好にすることができる。
In addition, according to the above configuration, the outlet side of the
図6に示されるように、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、軸線LAと上述したウェイストゲートポート62の中心Cとを通過する基準線RLと、排出流路形成部5の流路壁面51との交点P1、P2の内、ウェイストゲートポート62に近い側の交点P1の位置を0°位置とし、軸線LAを中心とした時計回りを正方向とし、0°位置に対する正方向における周方向の角度をθと定義する。
As shown in FIG. 6, in a plan view of the
幾つかの実施形態では、図6に示されるように、上述した傾斜面55(バルブ側傾斜面551)は、少なくとも-45°≦θ≦45°の範囲に存在する。
図示される実施形態では、バルブ側傾斜面551は、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、流路壁面51上の点P3と軸線LAとを繋ぐ線分と、流路壁面51上の点P4と軸線LAとを繋ぐ線分との間の領域であって、バルブ側(軸線LAに対してウェイストゲートポート62の中心Cが位置する側)の領域である上述した範囲A1に存在している。図6に示される実施形態では、点P3は、270°<θ<315°の範囲に存在し、点P4は、45°<θ<90°の範囲に存在している。
In some embodiments, as shown in FIG. 6, the aforementioned inclined surface 55 (valve-side inclined surface 551) exists at least in the range of −45°≦θ≦45°.
In the illustrated embodiment, the valve-side
図示される実施形態では、非バルブ側傾斜面552は、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、流路壁面51上の点P3と軸線LAとを繋ぐ線分と、流路壁面51上の点P4と軸線LAとを繋ぐ線分との間の、非バルブ側(軸線LAに対してウェイストゲートポート62の中心Cが位置する側とは反対側)の範囲である上述した範囲A2に存在している。非バルブ側傾斜面552は、少なくとも135°≦θ≦225°の範囲に存在している。
In the illustrated embodiment, the non-valve
図示される実施形態では、非バルブ側傾斜面552は、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、その輪郭形状が軸線LBを中心とする円弧状に形成されている。軸線LBは、軸線LAよりもバルブ側に位置し、軸線LAに平行な方向に沿って延在している。バルブ側傾斜面551は、上記平面視において、非バルブ側傾斜面552よりも軸線LBからの距離が長くなるように構成されている。
In the illustrated embodiment, the non-valve-side
上記の構成によれば、排出流路50は、少なくとも-45°≦θ≦45°の範囲に存在する傾斜面55(バルブ側傾斜面551)により、少なくとも周方向におけるウェイストゲートポート62の中心Cを含むバルブ側において、排出流路50の出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このような排出流路50は、少なくとも周方向におけるウェイストゲートポート62の中心Cを含むバルブ側において、出口側に向かって流れる排ガスの流速を低減させて圧力損失を抑制することで、静圧回復効果を向上させることができる。
According to the above configuration, the
幾つかの実施形態では、図6に示されるように、上述した傾斜面55は、タービンハウジング3を軸線LAに沿って排出流路50の出口側から視認した平面視において、流路壁面51の全周に亘って存在している。そして、-90°<θ≦90°の範囲に存在する傾斜面55の平均傾斜角度をφ1、90°<θ≦270°の範囲に存在する傾斜面55の平均傾斜角度をφ2、とした場合に、φ1>φ2の関係を満たす。
In some embodiments, as shown in FIG. 6, the above-described
図示される実施形態では、θ=0°のときに傾斜面55の傾斜角度φが最大となり、周方向における正方向又は負方向の夫々に向かうにつれて徐々に傾斜角度φが小さくなり、θ=225°のときに傾斜面55の傾斜角度φが最小となっている。
In the illustrated embodiment, the inclination angle φ of the
上記の構成によれば、傾斜面55は、上記平面視において流路壁面51の全周に亘って存在している。このような傾斜面55を有するタービンハウジング3は、排出流路50を流れる排ガスが、バルブ側の傾斜面55や非バルブ側の傾斜面55に沿うように拡がりながら流れることにより、排出流路50を流れる排ガスの流速を低減させて、排出流路50における静圧回復効果を向上させることができる。また、上記の構成によれば、バルブ側の傾斜面55は、非バルブ側の傾斜面55よりも傾斜が急になっているので、バルブ側の傾斜面55に沿って流れる排ガスを広い空間を有するバルブ収容空間54に導いて、バルブ収容空間54において膨張させることができるため、排出流路50における静圧回復効果をさらに向上させることができる。
According to the above configuration, the
また、上記の構成によれば、バルブ側の傾斜面55は、非バルブ側の傾斜面55よりも傾斜が急になっている。このような傾斜面55を有するタービンハウジング3は、排出流路50におけるバルブ側の容積を大きなものにすることができるため、ウェイストゲートバルブ21の取付性を向上させることができる。
Further, according to the above configuration, the
幾つかの実施形態では、上述した傾斜面55の傾斜角度φは、-45°≦θ≦45°の範囲において最大となるように構成されている。この場合には、傾斜面55の傾斜角度φは、-45°≦θ≦45°の範囲、すなわちウェイストゲートポート62の中心Cを含むバルブ側の範囲A1において最大となるように構成されている。このような傾斜面55を有するタービンハウジング3は、ウェイストゲートポート62の中心Cを含むバルブ側の傾斜面55に沿って流れる排ガスを、広い空間を有するバルブ収容空間54に導いて、バルブ収容空間54において膨張させることができるため、排出流路50における静圧回復効果を効果的に向上させることができる。
In some embodiments, the inclination angle φ of the
幾つかの実施形態では、図4に示されるように、上述した流路壁面51は、傾斜面55(バルブ側傾斜面551)に対して交差する方向に沿って延在する上述した第1バルブ収容面561と、傾斜面55(バルブ側傾斜面551)に対して交差する方向に沿って延在する第2バルブ収容面562であって、第1バルブ収容面561よりもホイール収容空間30から離れた位置に形成されるとともに、第1バルブ収容面561との間にバルブ収容空間54を画定する上述した第2バルブ収容面562と、を含んでいる。第1バルブ収容面561の内周縁部564と第2バルブ収容面562の内周縁部565とを通る仮想線ILの軸線LAに対する傾斜角度をαとする。図6に示されるような、タービンハウジング3を軸線LAに沿って視認した平面視において、バルブ収容空間54が存在する周方向の範囲A1における傾斜面55(バルブ側傾斜面551)の平均傾斜角度をφ3とする。上述した傾斜角度αは、α=φ3±5°の関係を満たす。
In some embodiments, as shown in FIG. 4, the above-described
上記の構成によれば、傾斜角度αは、α=φ3±5°の関係を満たす。上記関係を満たすタービンハウジング3は、上記範囲A1において傾斜面55(バルブ側傾斜面551)に沿って流れる排ガスを、仮想線ILに沿って径方向外側に拡がりながら流れるように導くことができる。上記関係を満たすタービンハウジング3は、図11に示されるように、排出流路50を流れる排ガスが低速であっても、排ガスの流れを導くことができるため、排出流路50における静圧回復効果を効果的に向上させることができる。
According to the above configuration, the inclination angle α satisfies the relationship α=φ3±5°. The
幾つかの実施形態では、上述した傾斜面55の傾斜角度φは、0°<φ<30°の条件を満たす。仮に傾斜面55の傾斜角度φが0°である場合には、排出流路50における圧力回復効果が小さなものとなる虞がある。また、傾斜面55の傾斜角度φが30°以上の急角度である場合には、排出流路50を流れる排ガスが、傾斜角度φが急角度である傾斜面55から剥離し、上記傾斜面55に面する排ガスの流れが不良なものとなり、排出流路50における圧力回復効果が低下する虞がある。上記の構成によれば、傾斜面55の傾斜角度φが0°<φ<30°の条件を満たすので、傾斜面55に面する排ガスの流れを良好なものにすることができるため、排出流路50における圧力回復効果を向上させることができる。
In some embodiments, the inclination angle φ of the
或る実施形態では、上述した傾斜面55の傾斜角度φは、0°<φ<25°の条件を満たす。この場合には、排ガスの傾斜面55からの剥離をより効果的に抑制することができるので、排出流路50における圧力回復効果を向上させることができる。
また、或る実施形態では、上述した傾斜面55の傾斜角度φは、10°<φ<30°の条件を満たす。この場合には、傾斜角度φが10°以上であるため、排出流路50における圧力回復効果が小さくなることをより効果的に抑制することができるので、排出流路50における圧力回復効果を向上させることができる。
また、或る実施形態では、上述した傾斜面55の傾斜角度φは、10°<φ<25°の条件を満たす。この場合には、排出流路50における圧力回復効果が小さくなることや、排ガスの傾斜面55からの剥離を抑制することができるので、排出流路50における圧力回復効果を向上させることができる。
In one embodiment, the inclination angle φ of the
Further, in one embodiment, the inclination angle φ of the
Further, in one embodiment, the inclination angle φ of the
幾つかの実施形態では、例えば図2に示されるように、上述した排出流路形成部5の外壁面59は、周方向の少なくとも一部が傾斜面55の傾斜方向に沿って延在している。図示される実施形態では、外壁面59は、傾斜面55(非バルブ側傾斜面552)に対して厚さ方向の反対側に形成された面であり、周方向の少なくとも上記範囲A2に存在している。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 2 , the
上記の構成によれば、排出流路形成部5の外壁面59は、周方向の少なくとも一部が傾斜面55の傾斜方向に沿って延在している。この場合には、排出流路形成部5の周方向の少なくとも一部を円錐筒形状にすることができるため、仮に排出流路形成部5が円筒形状である場合に比べて、外壁面59の表面積(放熱面積)を低減することができる。上記タービンハウジング3は、排出流路形成部5の外壁面59の表面積を小さくすることで、タービンハウジング3からの放熱による熱エネルギーの損失を抑制することができるため、ターボチャージャ1の性能を向上させることができる。
According to the above configuration, at least a portion of the
幾つかの実施形態では、例えば図2に示されるように、上述したタービンハウジング3は、上述したスクロール流路形成部4と、上述した排出流路形成部5と、スクロール流路形成部4と排出流路形成部5とを繋ぐ上述した接続部7と、を備える。接続部7は、図2に示されるように、周方向の少なくとも一部の外壁面73に、軸線LAの延在する方向の上流側(図中左側)に向かって凹む溝部8が形成されるように湾曲している。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 2, the above-described
図示される実施形態では、図2に示されるように、外壁面73は、接続部7の内壁面72とは厚さ方向の反対側に位置する第1外壁面731と、第1外壁面731に対向する位置に設けられ、軸方向の一方側が他方側よりも径方向外側に延びる第2外壁面732と、を含む。第1外壁面731は、排出流路形成部5の外壁面59と緩やかに連なる面を含む。上記溝部8は、第1外壁面731と、第2外壁面732と、により画定される。
In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 2 , the outer wall surface 73 includes a first outer wall surface 731 located on the opposite side of the
上記の構成によれば、スクロール流路形成部4と排出流路形成部5と繋ぐ接続部7は、周方向の少なくとも一部の外壁面73に、軸線LAの延在する方向の上流側に向かって凹む溝部8が形成されるように湾曲しているので、スクロール流路形成部4から排出流路形成部5への熱の伝達を抑制することができる。スクロール流路形成部4から排出流路形成部5への熱の伝達を抑制することで、排出流路形成部5からの放熱による熱エネルギーの損失を抑制することができるため、ターボチャージャ1の性能を向上させることができる。
According to the above configuration, the connecting portion 7 that connects the scroll flow
幾つかの実施形態にかかるターボチャージャ1は、例えば図1に示されるように、上述したタービンホイール11と、上述したタービンハウジング3と、上述したバイパス流路60(バイパス通路20)を開閉可能に構成された上述したウェイストゲートバルブ21と、を備える。
The
上記の構成によれば、タービンハウジング3の排出流路50は、傾斜面55により、少なくとも周方向におけるバルブ側において、排出流路50の出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このような排出流路50は、少なくとも周方向におけるバルブ側において、出口側に向かって流れる排ガスの流速を低減させて圧力損失を抑制することで、静圧回復効果を向上させることができる。排出流路50における静圧回復効果を向上させることで、ターボチャージャ1の性能を向上させることができる。
According to the above configuration, the
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。 The contents described in the several embodiments described above are understood as follows, for example.
(1)本開示の少なくとも一実施形態にかかるタービンハウジング(3)は、
タービンホイール(11)およびウェイストゲートバルブ(21)を収容するように構成されたタービンハウジング(3)であって、
上記タービンハウジング(3)の外部から上記タービンホイール(11)が収容されるホイール収容空間(30)に排ガスを導入するためのスクロール流路(40)を形成するスクロール流路形成部(4)と、
上記タービンホイール(11)を通過した上記排ガスを上記タービンハウジング(3)の外部に排出するための排出流路(50)を形成する排出流路形成部(5)と、
上記スクロール流路(40)から上記ホイール収容空間(30)を迂回して上記排出流路(50)に上記排ガスを送るバイパス流路(60)を形成するバイパス流路形成部(6)と、を備え、
上記排出流路形成部(5)の内部には、上記ウェイストゲートバルブ(21)が収容されるバルブ収容空間(54)が形成され、
上記排出流路形成部(5)の流路壁面(51)は、その周方向の少なくとも一部に、上記排出流路(50)の出口側に向かうにつれて上記タービンハウジングの軸線(LA)に対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面(55)を含み、
上記傾斜面(55)は、上記タービンハウジングを上記軸線(LA)に沿って視認した平面視において、上記バルブ収容空間(54)と周方向において重複する範囲(A1)に存在する。
(1) A turbine housing (3) according to at least one embodiment of the present disclosure comprising:
A turbine housing (3) configured to house a turbine wheel (11) and a wastegate valve (21), comprising:
a scroll passage forming portion (4) for forming a scroll passage (40) for introducing exhaust gas from the outside of the turbine housing (3) into a wheel accommodation space (30) in which the turbine wheel (11) is accommodated; ,
a discharge passage forming portion (5) forming a discharge passage (50) for discharging the exhaust gas that has passed through the turbine wheel (11) to the outside of the turbine housing (3);
a bypass flow path forming portion (6) forming a bypass flow path (60) that bypasses the wheel housing space (30) from the scroll flow path (40) and sends the exhaust gas to the discharge flow path (50); with
A valve accommodation space (54) for accommodating the waste gate valve (21) is formed inside the discharge passage forming part (5),
The flow path wall surface (51) of the discharge flow path forming part (5) has, in at least a part of its circumferential direction, a distance from the axis (LA) of the turbine housing toward the outlet side of the discharge flow path (50). includes a sloping surface (55) sloping such that the
The inclined surface (55) exists in a range (A1) that overlaps the valve housing space (54) in the circumferential direction in a plan view of the turbine housing along the axis (LA).
上記(1)の構成によれば、排出流路形成部の流路壁面は、その周方向の少なくとも一部に排出流路の出口側に向かうにつれてタービンハウジングの軸線に対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面を含んでいる。上記傾斜面は、タービンハウジングを上記軸線に沿って視認した平面視において、上記バルブ収容空間と周方向において重複する範囲に存在している。このため、排出流路は、上記重複する範囲に存在している傾斜面により、少なくとも周方向におけるバルブ側において、排出流路の出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このような排出流路は、少なくとも周方向におけるバルブ側において、出口側に向かって流れる排ガスの流速を低減させて圧力損失を抑制することで、静圧回復効果を向上させることができる。排出流路における静圧回復効果を向上させることで、ターボチャージャの性能を向上させることができる。 According to the above configuration (1), the flow path wall surface of the discharge flow path forming portion is inclined at least partially in the circumferential direction so that the distance from the axis of the turbine housing increases toward the outlet side of the discharge flow path. It contains an inclined surface that The inclined surface exists in a range that overlaps the valve housing space in the circumferential direction in a plan view of the turbine housing along the axis. For this reason, the discharge channel has a shape in which the outlet side of the discharge channel is gently expanded compared to the inlet side at least on the valve side in the circumferential direction due to the inclined surfaces existing in the overlapping range. are doing. Such a discharge channel can improve the static pressure recovery effect by reducing the flow velocity of the exhaust gas flowing toward the outlet side at least on the valve side in the circumferential direction to suppress the pressure loss. By improving the static pressure recovery effect in the discharge passage, the performance of the turbocharger can be improved.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のタービンハウジングであって、
上記排出流路形成部(5)には、上記バルブ収容空間(54)と上記バイパス流路(60)とを連通させるウェイストゲートポート(62)が形成され、
上記タービンハウジングを上記軸線(LA)に沿って視認した平面視において、上記軸線(LA)と上記ウェイストゲートポートの中心(C)とを通過する基準線(RL)と上記排出流路形成部の上記流路壁面との交点(P1、P2)の内、上記ウェイストゲートポートに近い側の交点(P1)の位置を0°位置とし、上記軸線を中心とした時計回りを正方向とし、上記0°位置に対する上記正方向における上記周方向の角度をθとした場合において、
上記傾斜面(55)は、少なくとも-45°≦θ≦45°の範囲に存在する。
(2) In some embodiments, the turbine housing of (1) above,
A waste gate port (62) for communicating the valve housing space (54) and the bypass flow path (60) is formed in the discharge flow path forming portion (5),
In a plan view of the turbine housing along the axis (LA), a reference line (RL) passing through the axis (LA) and the center (C) of the waste gate port, and the position of the discharge passage forming portion. Of the points of intersection (P1, P2) with the wall surface of the flow path, the position of the intersection (P1) on the side closer to the waste gate port is the 0° position, and the clockwise direction around the axis is the positive direction. When the angle of the circumferential direction in the positive direction with respect to the ° position is θ,
The inclined surface (55) exists in at least the range of -45°≤θ≤45°.
上記(2)の構成によれば、排出流路は、上記少なくとも-45°≦θ≦45°の範囲に存在する傾斜面により、少なくとも周方向におけるウェイストゲートポートの中心を含むバルブ側において、排出流路の出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このような排出流路は、少なくとも周方向におけるウェイストゲートポートの中心を含むバルブ側において、出口側に向かって流れる排ガスの流速を低減させて圧力損失を抑制することで、静圧回復効果を向上させることができる。 According to the above configuration (2), the discharge flow passage is configured to discharge at least on the side of the valve including the center of the waste gate port in the circumferential direction by the inclined surface existing in the range of at least -45° ≤ θ ≤ 45°. The outlet side of the flow path has a shape in which the flow path is gently expanded compared to the inlet side. At least on the side of the valve that includes the center of the wastegate port in the circumferential direction, such a discharge channel reduces the flow velocity of the exhaust gas flowing toward the outlet side to suppress pressure loss, thereby improving the static pressure recovery effect. can be made
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)に記載のタービンハウジングであって、
上記傾斜面(55)は、上記タービンハウジングを上記軸線に沿って視認した平面視において、上記流路壁面(51)の全周に亘って存在し、
-90°<θ≦90°の範囲に存在する上記傾斜面の平均傾斜角度をφ1、
90°<θ≦270°の範囲に存在する上記傾斜面の平均傾斜角度をφ2、とした場合に、φ1>φ2の関係を満たす。
(3) In some embodiments, the turbine housing of (2) above, comprising:
The inclined surface (55) exists along the entire circumference of the flow path wall surface (51) in a plan view of the turbine housing along the axis,
φ1 is the average inclination angle of the inclined surfaces present in the range of −90°<θ≦90°,
If φ2 is the average inclination angle of the inclined surfaces existing in the range of 90°<θ≦270°, the relationship φ1>φ2 is satisfied.
上記(3)の構成によれば、傾斜面は、上記平面視において流路壁面の全周に亘って存在している。このような傾斜面を有するタービンハウジングは、排出流路を流れる排ガスが、バルブ側の傾斜面や非バルブ側の傾斜面に沿うように拡がりながら流れることにより、排出流路を流れる排ガスの流速を低減させて、排出流路における静圧回復効果を向上させることができる。また、上記の構成によれば、バルブ側の傾斜面は、非バルブ側の傾斜面よりも傾斜が急になっているので、バルブ側の傾斜面に沿って流れる排ガスを広い空間を有するバルブ収容空間に導いて、バルブ収容空間において膨張させることができるため、排出流路における静圧回復効果をさらに向上させることができる。 According to the configuration (3) above, the inclined surface exists along the entire circumference of the flow channel wall surface in the plan view. In the turbine housing having such an inclined surface, the exhaust gas flowing through the exhaust passage spreads along the valve-side inclined surface and the non-valve-side inclined surface, thereby reducing the flow velocity of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. can be reduced to improve the static pressure recovery effect in the discharge channel. Further, according to the above configuration, since the inclined surface on the valve side is steeper than the inclined surface on the non-valve side, the exhaust gas flowing along the inclined surface on the valve side can be accommodated in the valve with a wide space. Since it can be guided into the space and expanded in the valve accommodation space, the static pressure recovery effect in the discharge passage can be further improved.
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)に記載のタービンハウジングであって、
上記傾斜面(55)の傾斜角度(φ)は、-45°≦θ≦45°の範囲において最大となるように構成される。
(4) In some embodiments, the turbine housing of (3) above, comprising:
The inclination angle (φ) of the inclined surface (55) is configured to be maximized in the range of −45°≦θ≦45°.
上記(4)の構成によれば、傾斜面の傾斜角度は、-45°≦θ≦45°の範囲、すなわちウェイストゲートポートの中心を含むバルブ側の範囲において最大となるように構成されている。このような傾斜面を有するタービンハウジングは、ウェイストゲートポートの中心を含むバルブ側の傾斜面に沿って流れる排ガスを、広い空間を有するバルブ収容空間に導いて、バルブ収容空間において膨張させることができるため、排出流路における静圧回復効果を効果的に向上させることができる。 According to the configuration (4) above, the inclination angle of the inclined surface is maximized in the range of −45°≦θ≦45°, that is, in the valve side range including the center of the wastegate port. . The turbine housing having such an inclined surface can guide the exhaust gas flowing along the inclined surface on the valve side including the center of the waste gate port to the valve accommodating space having a wide space, and expand it in the valve accommodating space. Therefore, the static pressure recovery effect in the discharge channel can be effectively improved.
(5)幾つかの実施形態では、上記(2)~(4)の何れかに記載のタービンハウジングであって、
上記流路壁面(51)は、
上記傾斜面(55)に対して交差する方向に沿って延在する第1バルブ収容面(561)と、
上記傾斜面(55)に対して交差する方向に沿って延在する第2バルブ収容面(562)であって、上記第1バルブ収容面よりも上記ホイール収容空間(30)から離れた位置に形成されるとともに、上記第1バルブ収容面との間に上記バルブ収容空間(54)を画定する第2バルブ収容面(562)と、
を含み、
上記第1バルブ収容面の内周縁部(563)と上記第2バルブ収容面の内周縁部(564)とを通る仮想線(IL)の上記軸線(LA)に対する傾斜角度をα、
上記タービンハウジングを上記軸線に沿って視認した平面視において、上記バルブ収容空間(54)が存在する周方向の範囲における上記傾斜面(55)の平均傾斜角度をφ3、とした場合に、α=φ3±5°の関係を満たす。
(5) In some embodiments, the turbine housing according to any one of (2) to (4) above,
The channel wall surface (51) is
a first valve housing surface (561) extending along a direction intersecting the inclined surface (55);
A second valve housing surface (562) extending along a direction intersecting the inclined surface (55) and located farther from the wheel housing space (30) than the first valve housing surface. a second valve-receiving surface (562) formed and defining said valve-receiving space (54) with said first valve-receiving surface;
including
The angle of inclination of the imaginary line (IL) passing through the inner peripheral edge (563) of the first valve housing surface and the inner peripheral edge (564) of the second valve housing surface with respect to the axis (LA) is α,
When the average inclination angle of the inclined surface (55) in the circumferential range in which the valve accommodating space (54) exists in a plan view of the turbine housing along the axis is φ3, α= It satisfies the relationship of φ3±5°.
上記(5)の構成によれば、上記α=φ3±5°の関係を満たす。上記関係を満たすタービンハウジングは、上記範囲において傾斜面に沿って流れる排ガスを、仮想線に沿って径方向外側に拡がりながら流れるように導くことができる。上記関係を満たすタービンハウジングは、排出流路を流れる排ガスが低速であっても、排ガスの流れを導くことができるため、排出流路における静圧回復効果を効果的に向上させることができる。 According to the configuration (5) above, the relationship α=φ3±5° is satisfied. The turbine housing that satisfies the above relationship can guide the exhaust gas flowing along the inclined surface in the above range so as to spread radially outward along the imaginary line. A turbine housing that satisfies the above relationship can guide the flow of exhaust gas even if the exhaust gas flowing through the exhaust passage is at a low speed, so that the static pressure recovery effect in the exhaust passage can be effectively improved.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)~(5)の何れかに記載のタービンハウジングであって、
上記傾斜面(55)の上記軸線(LA)に対する傾斜角度をφとした場合に、0°<φ<30°の条件を満たす。
(6) In some embodiments, the turbine housing according to any one of (1) to (5) above,
The condition of 0°<φ<30° is satisfied, where φ is the inclination angle of the inclined surface (55) with respect to the axis (LA).
仮に傾斜面の傾斜角度φが0°である場合には、排出流路における圧力回復効果が小さなものとなる虞がある。また、傾斜面の傾斜角度φが30°以上の急角度である場合には、排出流路を流れる排ガスが、傾斜角度φが急角度である傾斜面から剥離し、上記傾斜面に面する排ガスの流れが不良なものとなり、排出流路における圧力回復効果が低下する虞がある。上記(6)の構成によれば、傾斜面の傾斜角度φが0°<φ<30°の条件を満たすので、傾斜面に面する排ガスの流れを良好なものにすることができるため、排出流路における圧力回復効果を向上させることができる。 If the inclination angle φ of the inclined surface is 0°, there is a possibility that the pressure recovery effect in the discharge channel may be small. Further, when the inclination angle φ of the inclined surface is a steep angle of 30° or more, the exhaust gas flowing through the discharge channel separates from the inclined surface with the steep inclination angle φ, and the exhaust gas faces the inclined surface. flow may become poor and the pressure recovery effect in the discharge channel may be reduced. According to the above configuration (6), since the inclination angle φ of the inclined surface satisfies the condition of 0°<φ<30°, it is possible to improve the flow of the exhaust gas facing the inclined surface. It is possible to improve the pressure recovery effect in the flow path.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)~(6)の何れかに記載のタービンハウジングであって、
上記排出流路形成部(5)の外壁面(59)は、上記周方向の少なくとも一部が上記傾斜面(55)の傾斜方向に沿って延在している。
(7) In some embodiments, the turbine housing according to any one of (1) to (6) above,
At least a part of the outer wall surface (59) of the discharge channel forming part (5) extends along the inclination direction of the inclined surface (55) in the circumferential direction.
上記(7)の構成によれば、排出流路形成部の外壁面は、周方向の少なくとも一部が傾斜面の傾斜方向に沿って延在している。この場合には、排出流路形成部の周方向の少なくとも一部を円錐筒形状にすることができるため、仮に排出流路形成部が円筒形状である場合に比べて、外壁面の表面積(放熱面積)を低減することができる。上記タービンハウジングは、排出流路形成部の外壁面の表面積を小さくすることで、タービンハウジングからの放熱による熱エネルギーの損失を抑制することができるため、ターボチャージャの性能を向上させることができる。 According to the above configuration (7), at least a part of the outer wall surface of the discharge passage forming portion in the circumferential direction extends along the inclination direction of the inclined surface. In this case, since at least a portion of the discharge channel forming portion in the circumferential direction can be formed into a conical cylindrical shape, the surface area of the outer wall surface (heat dissipation area) can be reduced. By reducing the surface area of the outer wall surface of the exhaust passage forming portion of the turbine housing, the loss of heat energy due to heat radiation from the turbine housing can be suppressed, so that the performance of the turbocharger can be improved.
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)~(7)の何れかに記載のタービンハウジングであって、
上記タービンハウジング(3)は、上記スクロール流路形成部(4)と上記排出流路形成部(5)とを繋ぐ接続部(7)をさらに備え、
上記接続部(7)は、上記周方向の少なくとも一部の外壁面(73)に、上記軸線(LA)の延在する方向の上流側に向かって凹む溝部(8)が形成されるように湾曲している。
(8) In some embodiments, the turbine housing according to any one of (1) to (7) above,
The turbine housing (3) further includes a connecting portion (7) that connects the scroll flow path forming portion (4) and the discharge flow path forming portion (5),
The connection portion (7) is formed with a groove portion (8) recessed toward the upstream side in the direction in which the axis (LA) extends in at least a part of the outer wall surface (73) in the circumferential direction. curved.
上記(8)の構成によれば、スクロール流路形成部と排出流路形成部と繋ぐ接続部は、周方向の少なくとも一部の外壁面に、軸線の延在する方向の上流側に向かって凹む溝部が形成されるように湾曲しているので、スクロール流路形成部から排出流路形成部への熱の伝達を抑制することができる。スクロール流路形成部から排出流路形成部への熱の伝達を抑制することで、排出流路形成部からの放熱による熱エネルギーの損失を抑制することができるため、ターボチャージャの性能を向上させることができる。 According to the above configuration (8), the connecting portion that connects the scroll flow path forming portion and the discharge flow path forming portion is provided on at least a part of the outer wall surface in the circumferential direction toward the upstream side in the direction in which the axis extends. Since it is curved so as to form a recessed groove, it is possible to suppress the transfer of heat from the scroll flow path forming portion to the discharge flow path forming portion. By suppressing the heat transfer from the scroll channel forming portion to the exhaust channel forming portion, it is possible to suppress the loss of thermal energy due to the heat radiation from the exhaust channel forming portion, thereby improving the performance of the turbocharger. be able to.
(9)本開示の少なくとも一実施形態にかかるターボチャージャ(1)は、
タービンホイール(11)と、
上記(1)~(8)の何れかに記載のタービンハウジング(3)と、
上記バイパス流路を開閉可能に構成されたウェイストゲートバルブ(21)と、を備える。
(9) A turbocharger (1) according to at least one embodiment of the present disclosure,
a turbine wheel (11);
a turbine housing (3) according to any one of (1) to (8);
and a waste gate valve (21) configured to open and close the bypass channel.
上記(9)の構成によれば、タービンハウジングの排出流路は、上記傾斜面により、少なくとも周方向におけるバルブ側において、排出流路の出口側が入口側に比べて流路が緩やかに拡大した形状を有している。このような排出流路は、少なくとも周方向におけるバルブ側において、出口側に向かって流れる排ガスの流速を低減させて圧力損失を抑制することで、静圧回復効果を向上させることができる。排出流路における静圧回復効果を向上させることで、ターボチャージャの性能を向上させることができる。 According to the above configuration (9), the exhaust passage of the turbine housing has a shape in which the outlet side of the exhaust passage is gently enlarged compared to the inlet side at least on the valve side in the circumferential direction due to the inclined surface. have. Such a discharge channel can improve the static pressure recovery effect by reducing the flow velocity of the exhaust gas flowing toward the outlet side at least on the valve side in the circumferential direction to suppress the pressure loss. By improving the static pressure recovery effect in the discharge passage, the performance of the turbocharger can be improved.
1,1A ターボチャージャ
3,3A タービンハウジング
30 ホイール収容空間
31 排ガス導入口
32 排ガス排出口
4,4A スクロール流路形成部
40 スクロール流路
41 内壁面
42 一端部
43 開口
5 排出流路形成部
50,50A 排出流路
51,51A 流路壁面
511A 内方内壁面
512A 外方内壁面
513A 湾曲面
52 端部
53,53A 空間
54,54A バルブ収容空間
55 傾斜面
551 バルブ側傾斜面
552 非バルブ側傾斜面
56,56A バルブ収容面
561 第1バルブ収容面
562 第2バルブ収容面
563 第3バルブ収容面
564,565 内周縁部
57 隆起部
571 端面
58 アーム挿通孔
59 外壁面
6,6A バイパス流路形成部
60 バイパス流路
61 内壁面
62 ウェイストゲートポート
7,7A 接続部
71 シュラウド面
72 内壁面
73 外壁面
731 第1外壁面
732 第2外壁面
8 溝部
10 エンジン本体
11 タービンホイール
111 タービン翼
112 先端
113 後縁
12 コンプレッサホイール
13 回転シャフト
14 ハウジング
15 軸受
16 コンプレッサハウジング
17 軸受ハウジング
18 排気通路
181 上流側排気通路
182 下流側排気通路
183 分岐部
184 合流部
19 吸気通路
20 バイパス通路
21 ウェイストゲートバルブ
211 弁体
212 回動部
213 アーム
214 一端部
215 回転装置
A1,A2 範囲
C 中心
IL 仮想線
LA,LB 軸線
P1,P2 交点
P3,P4 点
RL 基準線
1, 1A turbocharger 3, 3A turbine housing 30 wheel accommodation space 31 exhaust gas introduction port 32 exhaust gas discharge port 4, 4A scroll channel forming portion 40 scroll channel 41 inner wall surface 42 one end portion 43 opening 5 discharge channel forming portion 50, 50A discharge channel 51, 51A channel wall surface 511A inner inner wall surface 512A outer inner wall surface 513A curved surface 52 end portions 53, 53A space 54, 54A valve housing space 55 inclined surface 551 valve side inclined surface 552 non-valve side inclined surface 56, 56A valve housing surface 561 first valve housing surface 562 second valve housing surface 563 third valve housing surface 564, 565 inner peripheral edge portion 57 raised portion 571 end surface 58 arm insertion hole 59 outer wall surface 6, 6A bypass passage forming portion 60 bypass flow path 61 inner wall surface 62 waste gate port 7, 7A connecting portion 71 shroud surface 72 inner wall surface 73 outer wall surface 731 first outer wall surface 732 second outer wall surface 8 groove 10 engine body 11 turbine wheel 111 turbine blade 112 tip 113 rear Rim 12 Compressor wheel 13 Rotating shaft 14 Housing 15 Bearing 16 Compressor housing 17 Bearing housing 18 Exhaust passage 181 Upstream exhaust passage 182 Downstream exhaust passage 183 Branch portion 184 Merging portion 19 Intake passage 20 Bypass passage 21 Waste gate valve 211 Valve element 212 Rotating part 213 Arm 214 One end 215 Rotating device A1, A2 Range C Center IL Virtual line LA, LB Axis line P1, P2 Intersection point P3, P4 Point RL Reference line
Claims (9)
前記タービンハウジングの外部から前記タービンホイールが収容されるホイール収容空間に排ガスを導入するためのスクロール流路を形成するスクロール流路形成部と、
前記タービンホイールを通過した前記排ガスを前記タービンハウジングの外部に排出するための排出流路を形成する排出流路形成部と、
前記スクロール流路から前記ホイール収容空間を迂回して前記排出流路に前記排ガスを送るバイパス流路を形成するバイパス流路形成部と、を備え、
前記排出流路形成部の内部には、前記ウェイストゲートバルブが収容されるバルブ収容空間が形成され、
前記排出流路形成部の流路壁面は、その周方向の少なくとも一部に、前記排出流路の出口側に向かうにつれて前記タービンハウジングの軸線に対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面と、前記傾斜面とともに前記バルブ収容空間を画定するバルブ収容面と、を含み、
前記傾斜面は、前記タービンハウジングを前記軸線に沿って視認した平面視において、前記バルブ収容空間と周方向において重複する範囲に存在するバルブ側傾斜面を含み、
前記バルブ収容面は、前記バルブ側傾斜面に対して交差する方向に沿って延在する第1バルブ収容面であって、前記バルブ収容空間と前記バイパス流路とを連通させるウェイストゲートポートが形成された第1バルブ収容面を含み、
前記第1バルブ収容面の内周縁部において、前記第1バルブ収容面と前記バルブ側傾斜面とが接続される
タービンハウジング。 A turbine housing configured to house a turbine wheel and a wastegate valve, comprising:
a scroll passage forming portion for forming a scroll passage for introducing exhaust gas from the outside of the turbine housing into a wheel accommodation space in which the turbine wheel is accommodated;
a discharge channel forming portion that forms a discharge channel for discharging the exhaust gas that has passed through the turbine wheel to the outside of the turbine housing;
a bypass passage forming portion that forms a bypass passage that bypasses the wheel housing space from the scroll passage and sends the exhaust gas to the discharge passage;
A valve housing space for housing the waste gate valve is formed inside the discharge passage forming portion,
The flow path wall surface of the discharge flow path forming portion is at least partially inclined in the circumferential direction such that the distance from the axis of the turbine housing increases toward the outlet side of the discharge flow path , and the a valve housing surface defining the valve housing space together with the inclined surface ;
The inclined surface includes a valve-side inclined surface that overlaps with the valve housing space in the circumferential direction in a plan view of the turbine housing along the axis,
The valve housing surface is a first valve housing surface extending along a direction intersecting the valve-side inclined surface, and is formed with a waste gate port that communicates the valve housing space and the bypass flow path. a first valve-receiving surface with a
The first valve housing surface and the valve-side inclined surface are connected at an inner peripheral edge portion of the first valve housing surface.
turbine housing.
前記タービンハウジングの外部から前記タービンホイールが収容されるホイール収容空間に排ガスを導入するためのスクロール流路を形成するスクロール流路形成部と、
前記タービンホイールを通過した前記排ガスを前記タービンハウジングの外部に排出するための排出流路を形成する排出流路形成部と、
前記スクロール流路から前記ホイール収容空間を迂回して前記排出流路に前記排ガスを送るバイパス流路を形成するバイパス流路形成部と、を備え、
前記排出流路形成部の内部には、前記ウェイストゲートバルブが収容されるバルブ収容空間が形成され、
前記排出流路形成部の流路壁面は、その周方向の少なくとも一部に、前記排出流路の出口側に向かうにつれて前記タービンハウジングの軸線に対する距離が長くなるように傾斜する傾斜面を含み、
前記傾斜面は、前記タービンハウジングを前記軸線に沿って視認した平面視において、前記バルブ収容空間と周方向において重複する範囲に存在するとともに、
前記排出流路形成部には、前記バルブ収容空間と前記バイパス流路とを連通させるウェイストゲートポートが形成され、
前記タービンハウジングを前記軸線に沿って視認した平面視において、前記軸線と前記ウェイストゲートポートの中心とを通過する基準線と前記排出流路形成部の前記流路壁面との交点の内、前記ウェイストゲートポートに近い側の交点の位置を0°位置とし、前記軸線を中心とした時計回りを正方向とし、前記0°位置に対する前記正方向における前記周方向の角度をθとした場合において、
前記傾斜面は、少なくとも-45°≦θ≦45°の範囲に存在する
タービンハウジング。 A turbine housing configured to house a turbine wheel and a wastegate valve, comprising:
a scroll passage forming portion for forming a scroll passage for introducing exhaust gas from the outside of the turbine housing into a wheel accommodation space in which the turbine wheel is accommodated;
a discharge channel forming portion that forms a discharge channel for discharging the exhaust gas that has passed through the turbine wheel to the outside of the turbine housing;
a bypass passage forming portion that forms a bypass passage that bypasses the wheel housing space from the scroll passage and sends the exhaust gas to the discharge passage;
A valve housing space for housing the waste gate valve is formed inside the discharge passage forming portion,
the flow path wall surface of the discharge flow path forming portion includes, in at least a part of its circumferential direction, an inclined surface that is inclined so that the distance from the axis of the turbine housing increases toward the outlet side of the discharge flow path;
The inclined surface exists in a range that overlaps with the valve housing space in the circumferential direction in a plan view of the turbine housing along the axis, and
A waste gate port is formed in the discharge passage forming portion for communicating the valve housing space and the bypass passage,
In a plan view of the turbine housing along the axis, among the intersections of a reference line passing through the axis and the center of the waste gate port and the flow path wall surface of the discharge flow path forming portion, the waste When the position of the intersection on the side closer to the gate port is the 0° position, the clockwise rotation around the axis is the positive direction, and the angle of the circumferential direction in the positive direction with respect to the 0° position is θ,
The inclined surface exists in a range of at least -45° ≤ θ ≤ 45°
turbine housing.
-90°<θ≦90°の範囲に存在する前記傾斜面の平均傾斜角度をφ1、
90°<θ≦270°の範囲に存在する前記傾斜面の平均傾斜角度をφ2、とした場合に、φ1>φ2の関係を満たす
請求項2に記載のタービンハウジング。 The inclined surface extends along the entire periphery of the flow path wall surface in a plan view of the turbine housing along the axis,
φ1 is the average inclination angle of the inclined surface existing in the range of −90°<θ≦90°,
3. The turbine housing according to claim 2, wherein a relationship of φ1>φ2 is satisfied, where φ2 is the average inclination angle of the inclined surfaces present in the range of 90°<θ≦270°.
請求項3に記載のタービンハウジング。 4. The turbine housing according to claim 3, wherein an inclination angle of said inclined surface is maximized in a range of -45°≤θ≤45°.
前記傾斜面に対して交差する方向に沿って延在する第1バルブ収容面と、
前記傾斜面に対して交差する方向に沿って延在する第2バルブ収容面であって、前記第1バルブ収容面よりも前記ホイール収容空間から離れた位置に形成されるとともに、前記第1バルブ収容面との間に前記バルブ収容空間を画定する第2バルブ収容面と、
を含み、
前記第1バルブ収容面の内周縁部と前記第2バルブ収容面の内周縁部とを通る仮想線の前記軸線に対する傾斜角度をα、
前記タービンハウジングを前記軸線に沿って視認した平面視において、前記バルブ収容空間が存在する周方向の範囲における前記傾斜面の平均傾斜角度をφ3、とした場合に、α=φ3±5°の関係を満たす
請求項2乃至4の何れか1項に記載のタービンハウジング。 The flow channel wall surface is
a first valve housing surface extending along a direction intersecting the inclined surface;
A second valve housing surface extending along a direction intersecting the inclined surface, the second valve housing surface being formed at a position further from the wheel housing space than the first valve housing surface, and a second valve-receiving surface defining the valve-receiving space therebetween;
including
α is the inclination angle of an imaginary line passing through the inner peripheral edge of the first valve housing surface and the inner peripheral edge of the second valve housing surface with respect to the axis;
In a plan view of the turbine housing along the axis, where φ3 is the average inclination angle of the inclined surface in the circumferential range where the valve housing space exists, α=φ3±5°. 5. A turbine housing as claimed in any one of claims 2 to 4, wherein:
請求項1乃至5の何れか1項に記載のタービンハウジング。 The turbine housing according to any one of claims 1 to 5, wherein a condition of 0°<φ<30° is satisfied, where φ is an inclination angle of the inclined surface with respect to the axis.
請求項1乃至6の何れか1項に記載のタービンハウジング。 The turbine housing according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a portion of the outer wall surface of the discharge passage forming portion in the circumferential direction extends along the inclination direction of the inclined surface.
前記接続部は、前記周方向の少なくとも一部の外壁面に、前記軸線の延在する方向の上流側に向かって凹む溝部が形成されるように湾曲している
請求項1乃至7の何れか1項に記載のタービンハウジング。 The turbine housing further includes a connecting portion that connects the scroll flow path forming portion and the discharge flow path forming portion,
8. The connecting portion is curved such that a groove recessed toward an upstream side in a direction in which the axis extends is formed in at least a part of the outer wall surface in the circumferential direction of the connecting portion. 2. A turbine housing according to claim 1.
請求項1乃至8の何れか1項に記載のタービンハウジングと、
前記バイパス流路を開閉可能に構成されたウェイストゲートバルブと、を備える
ターボチャージャ。 a turbine wheel;
A turbine housing according to any one of claims 1 to 8;
and a waste gate valve configured to open and close the bypass flow path.
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