JPS5882020A - 内燃機関用タ−ボス−パ−チヤ−ジヤ - 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】 この発明は、Ｉｌｌ関の排気ガスによって駆動されるタ
ービンとこのタービンによって駆動されるとともに機関
のインレットマニホルドに接続されて機関内の流体を加
圧するための圧縮機を有する内燃機関用ターボスーパー
チャージャに関する。

ターボスーパーチャージャは、機関と関連してｍｔｍの
低速及び低負荷時に、機関のインレットマニホルド内に
できるだけ高い圧力を発生させ、できるだけ大きな利冑
をターボスーパーチャージャから得るように設計されて
いる。このようにすると、機関の高速及び高負荷時に過
度の加圧状態が生じることになる。機関が損傷する危険
を最小にするために、加圧の程度を制御するように操作
される種々の形式の弁を設けることが知られている。

この種々の形式の弁としては、例えば、圧縮機の入口及
び出口において絞りになっている弁や、圧縮機の入口と
出口との間に設けられたパイ１＜ス弁や、タービンの出
口に設けられた絞り弁や、タービンの入口の手前に設け
られたウェイストゲイト（ｗａｓｔｅｇａｔｅ　）が知
られている。しかし、これらの公知の弁は、機関の燃料
消費麺を大きくすることになるかなり大きな絞りないし
はエネルギ損失を生ずるという欠点がある。

この発明の目的は、圧縮機の出口における圧力をエネル
ギ損失を最小に押えた状態でＩｔｌｌｌｌできるターボ
スーパーチャージャを提供することにある。

この発明によれば、機関の排気ガスによって駆動される
第１タービンと、第１タービンにより駆動され、かつ機
関のインレットマニホルドに接続され機関内の流体を加
圧するための圧縮機と、第１タービン及び圧縮機又は機
関により駆動される回転部に機械的に結合されている第
２タービンと、この第２タービンの入口を圧縮機の出口
に接続するための通路とこの通路を通って流れる流体の
流れを制御するための弁とを具備する内燃機関用ターボ
スーパーチャージャが提供される。

以下この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の内燃機関用ターボスーパーチャー
ジャの一実施例を示し、１０は、ケーシングの中に設け
られた半径方向流量型のタービンである。このケーシン
グは、機関１２の排気マニホルド１１に接続された入口
を有゛する。そしてこの機関１２は圧縮点火型のもので
ある。タービンのケーシングは、機関１２の排気Ｈ＠に
接続される出口１３を有する。

ケーシング内に主圧縮ｌ１１４が設けられており、この
ケーシングは、入口１５と、機関１２のエアインレット
マニホルド１６に接続される出口を有する。この圧縮機
１４は半径方向流量型のもので、軸１７によってタービ
ン１０に結合される。ターボスーパーチャージャは、圧
縮点火型機関に取り付けられるもので、機関１２に掛る
負荷及び機関の速度が増加するにつれて、機関から出る
排気ガスがタービン１０を駆動してインレットマニホル
ド１６・に供給される空気を加圧し機関によって発生さ
れる動力を増加せしめるものである。

この発明に基づいて、１ＩＩＩ１１２のインレットマニ
ホルド１６内の空気の圧力を制御するために、別のター
ビン１８（以下タービン１０を第１タービン及びタービ
ン１８を第２タービンという。）を設ける。この第２タ
ービン１８は軸１７に仮設され、通路１９の一端に接続
される入口を有する。

通路１９の他端は圧縮１１１４の出口に接続されている
。通路１９内に弁２０が設けられており、この弁２０は
、通路１９を通って第２タービン１８に流入する空気の
流れを制御するように操作される。第２タービン１８の
出口は、別の通路２１に５− よって圧縮機１４０入口に接続される。必要があれば、
通路２１は、多数の出口又は透孔を有するディフューザ
リング２２に接続してもよい。

第２図は機関速度（Ｎ）と圧縮１１１４の出力圧力（Ｐ
）との関係を示す。実線は、第２タービン１８を設けな
いときの圧縮機１４の出力圧力を示す。この場合、圧力
は機関の速度とともに増加し、ａｍ内に先に述べた弁の
ような何等かの圧力制御装置を設ける必要があることが
わかる。第２図の破線は、弁２０を開くことによって得
られる圧力制御方式を示す。この場合、圧縮機１４の出
口からの空気が第２タービン１８を駆動し、この空気は
圧縮機１４の入口へ戻される。

第３図は、機関速度と第１タービン１０の入口における
圧力との関係を示す。上方の曲線は従来のものを示し、
中央の曲線は本発明のものを示す。

第３図の下の曲線は、所望の圧縮機の出口圧力を示す。

この図から明らかなとおり、従来のターボスーパーチャ
ージャでは排気入口での圧力が本発明の第２タービンを
用いた場合に比べて機関の速６一 度とともに大きく増加する。上方の曲線と中央の曲線と
の簡のハツチングで示した部分は本発明を用いた場合の
エネルギーの節約分を示す。

第４図はＡで示す公知のもの、Ｂで示す本発明によるも
の及びＣで示す望ましいものの機関の燃料消費量を示す
。ハツチングで示す部分は上記のバイパス方式を用いた
場合のエネルギーの節約分を示すら 上述の通り、第２タービン１８は、第１タービン１０及
び圧縮機１４に接続している軸１７に結合されている。

しかし、第２タービン１８は機関の回転部分に接続され
、圧縮１１４の出口から取り入れられた空気より回復さ
れたエネルギーが機関自体に供給されるか、ジェネレー
ターのような機関の付属品に供給されるようにしてもよ
６Ｘ０上述の如く、本発明の構造は、公知のターボスー
パーチャージャをほんのわずか変更し、別のタービンを
圧縮機のバックプレートの反対側に設Ｃするだけで構成
できる。上述の制御方式によって、タービンと圧ｍｓを
通常のものよりも小さくするができ、特に回転部分の慣
性を減らすことができる。このことによって、ターボス
ーパーチャージャを、ＩＩｌ関の加速が行なわれている
間、さらに迅速に応答させることができる。多くのター
ボスーパーチャージャでは、圧縮機の出口からインレッ
トマニホルドへ供給される空気を冷却するために冷却装
［（インタクーラ）を設ける必要がある。

しかし、この発明においては、冷却装Ｍ（インタクーラ
）を設ける必要性は減少し、機関へ供給される空気圧の
制御はウェイストゲートを用いることなしに行なうこと
ができる。

なおこの発明のターボスーパーチャージャは、従来の気
化器または燃料噴射装置を備えることができるガソリン
機関またはガスエンジンにも用いることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の内燃機関用ターボスーパーチャー
ジャの一実施例を量的に表わしたもの、第２図は、公知
のものと本発明のものの機関速度と圧縮機の出力圧力と
の関係図、第３図は、公知のもの、本発明のもの及び理
想のものの機関速度とタービンの入口における圧力との
関係図、第４図は、公知のもの、本発明のもの及び理想
のものの機関の消費量を示す図である。 １０・・・第１タービン、１１・・・排気マニホルド、
１２・・・機関、１３・・・出口、１４・・・圧縮機、
１５・・・入口、１６・・・エアインレットマニホルド
、１７・・・軸、１８・・・第２タービン、１９・・・
通路、２０・・・弁、２１・・・通路、２２・・・デフ
ユーザリング。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ９−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の排気ガスによって駆動される第１タービン
   と、この第１タービンにより駆動されるとともに機関の
   インレットマニホルドに接続されこの機関内の流体を加
   圧するための圧縮機と、第２タービンと、この第２ター
   ビンの入口を前記圧縮―の出１１　（二　Ｋ＠　幡　６
   　／、−めの通路　Ｉ’ｌｌ−’ハ　噛■　＾　癲っで
   流れる流体の流れを１ｉ１１御ｑるための弁とを具備し
   、前記第２タービンは前記第１タービン及び前配圧縮機
   又は機関により作動される回転部に機械的に結合されて
   いることを特徴とする内燃機関用ターボスーパーチャー
   ジャ。
2. （２）　　前記第２タービンの出口が前記圧Ｉｉ！機の
   入口に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項に記載の内燃機関用ターボスーパーチャージ
   ャ。 （３１１９の排気ガスによって駆動される第１タービン
   と、この第１タービンにより駆動されるとともにｖｉａ
   のインレットマニホルドに接続され該機関内の流体を加
   圧するための圧縮機と、該圧縮機の入口に接続される出
   口を有しかつ前記第１タービン及び前記−圧縮機又は機
   関により作動される回転部に機械的に結合されている第
   ２タービンと、この第２タービンの入口を前記圧縮機の
   出口に接続するための通路と、この通路を通って流れる
   流体の流れを制御するための弁と、前記第２タービンの
   出口を出る空気が前記圧縮機の入口へ通過させるディフ
   ューザリングとを具備して成ることを特徴とする内燃機
   関用ターボスーパーチャージャ。