(57)【要約】【課題】多段過給式排気ターボ過給機の配管接続作業を低減して、組立作業工数を低減するとともに組付け部品点数を低減し、さらには狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を向上し得る多段過給式排気ターボ過給機の製造方法を提供する。【解決手段】多段過給式排気ターボ過給機の製造方法であって、前記排気マニホールドと高圧タービンハウジングとを一体品で製作し、高圧タービンハウジングを基準として高圧段過給機を組立て、次いで高圧段過給機の排気出口側に設けられた低圧タービン接続フランジに低圧段過給機の低圧タービンハウジングを締着することにより該低圧段過給機を高圧段過給機に組付けた後、低圧段過給機の給気出口と高圧段過給機の給気入口とを給気接続配管により接続することを特徴とする。【選択図】図２
2008038870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流路に直列に配置し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第１段加圧がなされた給気を給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第２段加圧を行い、エンジンに供給するように構成された多段過給式排気ターボ過給機の製造方法であって、
前記排気マニホールドと高圧タービンハウジングとを鋳造もしくは溶接による一体品で製作し、前記高圧タービンハウジングを基準として、前記高圧タービン及び高圧コンプレッサを含む前記高圧段過給機を組立て、次いで前記高圧段過給機の排気出口側に設けられた低圧タービン接続フランジに前記低圧段過給機の低圧タービンハウジングを締着することにより該低圧段過給機を高圧段過給機に組付けた後、前記低圧段過給機の給気出口と高圧段過給機の給気入口とを前記給気接続配管により接続することを特徴とする多段過給式排気ターボ過給機の製造方法。
【請求項２】
前記高圧段過給機は、前記高圧コンプレッサを収容する高圧コンプレッサカバー、及び、前記低圧タービン接続フランジが形成されるとともに前記高圧タービンハウジングと低圧タービンハウジングとを接続する排気ガス通路をそなえ、前記高圧タービンハウジングの高圧ガス出口フランジの締付面を基準として、前記高圧タービンハウジングに前記排気ガス通路を組付け、次いで前記排気ガス通路の前記低圧タービン接続フランジに前記低圧タービンハウジングを締着し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサカバーに形成された給気出口と前記高圧段過給機の高圧コンプレッサカバーに形成された給気入口とを前記給気接続配管により接続することを特徴とする請求項１記載の多段過給式排気ターボ過給機の製造方法。
【請求項３】
エンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流路に直列に配置し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第１段加圧がなされた給気を給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第２段加圧を行い、エンジンに供給するように構成された多段過給式排気ターボ過給機の製造方法であって、
前記排気マニホールドと高圧タービンハウジングとを、排気マニホールドの排ガス入口フランジの締付面と前記高圧タービンハウジングの高圧ガス出口フランジの締付面とがほぼ直角になるように鋳造もしくは溶接による一体品で製作し、前記排気マニホールドを前記排ガス入口フランジによりエンジンの側部に取付け、前記高圧タービンハウジングの高圧ガス出口フランジを基準として、前記高圧タービン及び高圧コンプレッサを含む前記高圧段過給機を組立て、次いで前記高圧段過給機の排気出口側に設けられた低圧タービン接続フランジを用いて前記高圧段過給機の下側にかつ前記エンジンの側部に配置して前記低圧段過給機を組付けた後、前記低圧段過給機の給気出口と高圧段過給機の給気入口とを前記給気接続配管により接続することを特徴とする多段過給式排気ターボ過給機の製造方法。
【請求項４】
前記高圧段過給機は、前記高圧コンプレッサを収容する高圧コンプレッサカバー及び一端側が前記高圧タービンハウジングに連結され、他端側に低圧タービン接続フランジが形成された排気ガス通路をそなえ、該排気ガス通路の低圧タービン接続フランジに前記低圧タービンハウジングを締着することにより、前記高圧段過給機と低圧段過給機とを組立て、さらに前記低圧段過給機の低圧コンプレッサハウジングの給気出口と前記高圧コンプレッサカバーの給気入口とを前記給気接続配管により接続することを特徴とする請求項３記載の多段過給式排気ターボ過給機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ターボ過給機に用いられ、エンジンの排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流路に直列に配置し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第１段加圧がなされた給気を給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第２段加圧を行いエンジンに供給するように構成した多段過給式排気ターボ過給機の製造方法、特に該過給機の組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エンジン、特に車両用ディーゼルエンジンにおいては、近年、排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流路に直列に配置し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第１段加圧がなされた給気を、給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第２段加圧を行い、エンジンに供給するように構成した多段過給式（２段過給式）排気ターボ過給機が採用されるようになってきた。
かかる多段過給式排気ターボ過給機をそなえたエンジンにおいては、エンジンの中、低速運転域では高圧段過給機及び低圧段過給機の双方を作動させて２段過給を行なうことによりエンジンの過給圧及び出力を増加し、エンジンの高速運転域では排気ガス及び給気を高圧段過給機からバイパスさせて低圧段過給機による１段過給を行なうことにより高いタービン効率で以って安定運転を実現させている。
【０００３】
かかる２段過給式排気ターボ過給機として、たとえば特許文献１（特表２００３−５３１９９６号公報）、特許文献２（特開昭５９−８２５２６号公報）、特許文献３（特表２００２−５１２３３７号公報）等の技術が提供されている。
前記技術のうち、特許文献１（特表２００３−５３１９９６号公報）の２段過給式排気ターボ過給機は、高圧段過給機及び低圧段過給機をコンパクトにまとめて、狭隘なエンジンルームに搭載される車両用エンジンに適用可能としている。
【０００４】
即ち、前記特許文献１の技術においては、高圧段過給機と低圧段過給機とを、双方の回転軸心が平行になるように立体的に配置して、高圧段過給機の排気タービン出口側と低圧段過給機の排気タービン入口側とを排気配管で接続するとともに、低圧段過給機のコンプレッサ給気出口側と高圧段過給機のコンプレッサ給気入口側とを給気配管で接続することにより、高圧段過給機及び低圧段過給機をコンパクトにまとめている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５３１９９６号公報
【特許文献２】特開昭５９−８２５２６号公報
【特許文献３】特表２００２−５１２３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両用エンジンにおいて、狭隘なエンジンルームに２段過給式排気ターボ過給機を装備したエンジンを設置するには、２段過給式排気ターボ過給機が単段過給式排気ターボ過給機に比べて大型となるため、エンジンルームにおける設置スペースが必然的に大きくなる。
このため、２段過給式排気ターボ過給機の構造をコンパクト化し、これの設置スペースを極力小さくして、２段過給式排気ターボ過給機を装備したエンジンを狭隘なエンジンルーム内に効果的に収納することが要求される。
【０００７】
前記特許文献１（特表２００３−５３１９９６号公報）にて提供されている２段過給式排気ターボ過給機は、かかる要求に応えるものではあるが、さらに次のような改良すべき点を有している。
即ち、前記特許文献１の技術にあっては、高圧段過給機と低圧段過給機とを双方の回転軸心が平行になるように立体的に配置して、両者を最小限の長さの排気配管及び給気配管で接続することにより、２段過給式排気ターボ過給機の設置スペースの低減を図っているが、高圧段過給機及び低圧段過給機の排気タービン側を排気配管で接続し、低圧段過給機及び高圧段過給機のコンプレッサ側を給気配管で接続するという、２箇所の配管接続作業を必要とすることから、２段過給式排気ターボ過給機の組立作業の工数が増加する。
【０００８】
殊に、かかる従来技術にあっては、高圧高温ガスが通流する高圧段過給機と低圧段過給機との間の排気タービン側の排気通路を、高圧段過給機の排気出口と低圧段過給機の排気入口とを排気配管による配管接続としているため、前記排気タービン側における配管及びボルト類やガスケット等の接続部品が多くなって部品点数が増加するとともに、高圧高温ガスのシールを完全に施しつつ排気配管による配管接続を施工する必要があるため、高圧段過給機及び低圧段過給機の組立工数もさらに増加する。
加えて、前記排気配管及び給気配管の２箇所で配管接続を行なうため、かかる配管接続箇所が占める設置スペースが大きくなって、かかる従来技術は、狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を改善できるものではない。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、多段過給式排気ターボ過給機の配管接続作業を低減して、組立作業工数を低減するとともに組付け部品点数を低減し、さらには狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を向上し得る多段過給式排気ターボ過給機の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる目的を達成するもので、エンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流路に直列に配置し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第１段加圧がなされた給気を給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第２段加圧を行い、エンジンに供給するように構成された多段過給式排気ターボ過給機の製造方法であって、
前記排気マニホールドと高圧タービンハウジングとを鋳造もしくは溶接による一体品で製作し、前記高圧タービンハウジングを基準として、前記高圧タービン及び高圧コンプレッサを含む前記高圧段過給機を組立て、次いで前記高圧段過給機の排気出口側に設けられた低圧タービン接続フランジに前記低圧段過給機の低圧タービンハウジングを締着することにより該低圧段過給機を高圧段過給機に組付けた後、前記低圧段過給機の給気出口と高圧段過給機の給気入口とを前記給気接続配管により接続することを特徴とする。
【００１１】
かかる発明において、具体的には、次のように構成するのが好ましい。
即ち、前記高圧段過給機は、前記高圧コンプレッサを収容する高圧コンプレッサカバー、及び、前記低圧タービン接続フランジが形成されるとともに前記高圧タービンハウジングと低圧タービンハウジングとを接続する排気ガス通路をそなえ、前記高圧タービンケーシングの高圧ガス出口フランジの締付面を基準として、前記高圧タービンハウジングに前記排気ガス通路を組付け、次いで前記高圧ガス出口ケーシングの前記低圧タービン接続フランジに前記低圧タービンハウジングを締着し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサカバーに形成された給気出口と前記高圧段過給機の高圧コンプレッサカバーに形成された給気入口とを前記給気接続配管により接続する。
【００１２】
かかる発明によれば、排気マニホールドと鋳造もしくは溶接による一体品で製作した高圧タービンハウジングに、高圧タービンハウジングを基準として、高圧タービン及び高圧コンプレッサを含む高圧段過給機を組立てておき、該高圧段過給機の排気出口を構成する排気ガス通路に形成された低圧タービン接続フランジに低圧段過給機の低圧タービンハウジングを直接締着することにより高圧段過給機と低圧段過給機とを組立ててから、前記低圧段過給機の給気出口と高圧段過給機の給気入口、具体的には低圧コンプレッサカバーの給気出口と高圧コンプレッサカバーの給気入口とを給気接続配管により接続するので、
排気マニホールドと一体の高圧タービンハウジングを基準として高圧段過給機を組立てることによって高圧段過給機の組立作業が簡単になるとともに、高圧段過給機及び低圧段過給機の排気タービン側を、前記特許文献１等の従来技術のような配管類を一切使用することなく、フランジによる直接締結にて組立てることができることによって、高圧段過給機と低圧段過給機とをコンプレッサ側の前記給気接続配管の１箇所のみの配管接続で、しかもかかる配管接続を高圧段過給機と低圧段過給機との最終工程で行なうことが可能となる。
【００１３】
加えて、高圧高温ガスが通流する高圧段過給機及び低圧段過給機の排気タービン側を、前記のように配管類を一切使用することなくフランジによる直接締結にて組立てることができるので、前記特許文献１等の従来技術のように高圧高温ガスのシールを完全に施しつつ排気配管による配管接続を施工することが不要となる。
【００１４】
従って、かかる発明によれば、従来技術に比べて、高圧段過給機及び低圧段過給機の配管接続作業を低減することが可能となって、組立作業工数を低減することができるとともに、従来技術のような排気タービン側の配管接続用のボルト類やガスケット等の接続部品が不要となって部品点数を低減できる。
さらには、高圧段過給機と低圧段過給機との間の配管接続はコンプレッサ側の前記給気接続配管の１箇所のみで済むので、前記従来のように２箇所で配管接続を行なう多段過給式排気ターボ過給機に比べて、狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を向上できる。
【００１５】
また本発明は、前記多段過給式排気ターボ過給機の製造方法であって、
前記排気マニホールドと高圧タービンハウジングとを、排気マニホールドの排ガス入口フランジの締付面と前記高圧タービンハウジングの高圧ガス出口フランジの締付面とがほぼ直角になるように鋳造もしくは溶接による一体品で製作し、前記排気マニホールドを前記排ガス入口フランジによりエンジンの側部に取付け、前記高圧タービンハウジングの高圧ガス出口フランジを基準として、前記高圧タービン及び高圧コンプレッサを含む前記高圧段過給機を組立て、次いで前記高圧段過給機の排気出口側に設けられた低圧タービン接続フランジを用いて前記高圧段過給機の下側にかつ前記エンジンの側部に配置して前記低圧段過給機を組付けた後、前記低圧段過給機の給気出口と高圧段過給機の給気入口とを前記給気接続配管により接続することを特徴とする。
【００１６】
かかる発明において、具体的には、次のように構成するのが好ましい。
即ち、前記高圧段過給機は、前記高圧コンプレッサを収容する高圧コンプレッサカバー及び一端側が前記高圧タービンハウジングに連結され、他端側に低圧タービン接続フランジが形成された排気ガス通路をそなえ、該排気ガス通路の低圧タービン接続フランジに前記低圧タービンハウジングを締着することにより、前記高圧段過給機と低圧段過給機とを組立て、さらに前記低圧段過給機の低圧コンプレッサハウジングの給気出口と前記高圧コンプレッサカバーの給気入口とを前記給気接続配管により接続する。
【００１７】
かかる発明によれば、高圧タービンハウジングと一体化した排気マニホールドをエンジンの側部に取付け、該高圧段過給機の下側に且つエンジンの側部に配置して高圧段過給機の排気ガス通路に直接に低圧段過給機を組付け、低圧段過給機及び高圧段過給機のコンプレッサ側を給気接続配管により接続することにより、エンジンの側部スペースに上側から順に、高圧タービンハウジングと一体化した排気マニホールド、高圧段過給機、該高圧段過給機の排気ガス通路に直結された低圧段過給機を組付けることが可能となって、エンジンの側部スペースを有効に利用して多段過給式排気ターボ過給機を組立可能、且つ設置可能となるとともに、小型で軽量の排気マニホールド及び高圧段過給機を先にエンジンに組付け、その後に大型で重量の大きい低圧段過給機を高圧段過給機の下側に組付けるので、エンジンの側部スペースを利用した多段過給式排気ターボ過給機の組立作業が容易となって、組立作業工数を低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、排気マニホールドと一体の高圧タービンハウジングを基準として高圧段過給機を組立てることによって高圧段過給機の組立作業が簡単になり、また、高圧高温ガスが通流する高圧段過給機及び低圧段過給機の排気タービン側を従来技術のような配管類を一切使用することなくフランジによる直接締結にて組立てることができることによって、高圧段過給機及び低圧段過給機の配管接続作業を従来技術に比べて低減することが可能となって組立作業工数を低減することができる。
また本発明によれば、従来技術のような排気タービン側の配管接続用のボルト類やガスケット等の接続部品が不要となって部品点数を低減でき、さらには高圧段過給機と低圧段過給機との間の配管接続はコンプレッサ側の前記給気接続配管の１箇所のみで済むので、前記従来のような２箇所で配管接続を行なう多段過給式排気ターボ過給機に比べて狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を向上できる。
【００１９】
さらに本発明によれば、エンジンの側部スペースに上側から順に、高圧タービンハウジングと一体化した排気マニホールド、高圧段過給機、該高圧段過給機の排気ガス通路に直結された低圧段過給機を組付けることが可能となって、エンジンの側部スペースを有効に利用して多段過給式排気ターボ過給機を組立可能、且つ設置可能となるとともに、小型で軽量の排気マニホールド及び高圧段過給機を先にエンジンに組付け、その後に大型で重量の大きい低圧段過給機を高圧段過給機の下側に組付けるので、エンジンの側部スペースを利用しての多段過給式排気ターボ過給機の組立作業が容易となって、組立作業工数を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の第１実施例に係る２段過給式排気ターボ過給機の全体構造を示す側面図、図２は前記第１実施例における全体構造を示す平面図、図３は前記第１実施例における高圧過給機及び排気ガス通路のロータシャフト軸心線に沿う断面図である。
また図４（Ａ）は前記第１実施例における排気マニホールド及び高圧タービンハウジングの正面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＹ矢視図である。図５は前記第１実施例における図４（Ａ）のＷ矢視図、図６は前記第１実施例における給気接続配管の断面図（図１のＵ部断面図）である。
図１〜５において、１は高圧タービン１ａと該高圧タービン１ａに同軸駆動される高圧コンプレッサ１ｂとをそなえた高圧段過給機、２は低圧タービン２ａと該低圧タービン２ａに同軸駆動される低圧コンプレッサ２ｂとをそなえた低圧段過給機である。
１０は前記高圧段過給機１の高圧タービンハウジング、９は高圧コンプレッサカバー、１１は排気ガス通路である。２ｓは前記低圧段過給機２の低圧タービンハウジング、２ｔは低圧コンプレッサカバーである。
２１は前記低圧コンプレッサカバー２ｔと高圧コンプレッサカバー９とを接続する給気接続配管である。該給気接続配管２１の詳細は後述する。
【００２２】
前記高圧段過給機１の詳細を示す図３において、１０は鋳造品からなる高圧タービンハウジング（溶接構造でもよい）、１ａはラジアル流型の高圧タービン、１ｂは該高圧タービン１ａに直結駆動される高圧コンプレッサ、３は該高圧タービン１ａと高圧コンプレッサ１ｂとを連結する高圧ロータシャフト、９は鋳造品からなる高圧コンプレッサカバー、６は鋳造品からなる高圧軸受ハウジングである。
前記高圧ロータシャフト３は２個の軸受を介して高圧軸受ハウジング６に回転自在に支持されている。Ｍは排気ターボ過給機の回転軸心である。
【００２３】
１１は鋳造品からなる排気ガス通路で、図３のように、前記高圧タービン１ａの回転軸心Ｍ上において前記高圧タービンハウジング１０のフランジ１０ｂ（１０ａはフランジ面）に図示しない複数のボルトによって結合され、前記回転軸心Ｍに直角方向に低圧タービン接続フランジ１２が形成されている。該低圧タービン接続フランジ１２には、図１のように、前記低圧タービンハウジング２ｓが複数のボルト（１２ｚはボルト穴）によって直接連結されている。
図１のように、前記低圧タービン接続フランジ１２には、低圧タービンハウジング２ｓが複数のボルト（１２ｚはボルト穴）によって直接連結されている。これにより、前記高圧タービン１ａから排気ガス通路１１内に排出されたガスが、図３のように前記低圧タービン接続フランジ１２内に形成された排ガス通路１１ｓを通って前記低圧タービン２ａの入口に導かれることとなる。
【００２４】
前記高圧コンプレッサカバー９は、図３のように、前記低圧コンプレッサ２ｂ（図１参照）から前記給気接続配管２１を通して給気が導入されるコンプレッサ入口通路７と、該コンプレッサ入口通路７から分岐されて図示しないコンプレッサバイパス通路に接続されるバイパス入口通路８ａとが内設されるとともに、前記コンプレッサ入口通路７とバイパス入口通路８ａとの間には、コンプレッサバイパス弁装置５のコンプレッサバイパス弁５１による開閉部５ｃが形成されている。５５は前記コンプレッサバイパス弁５１が着脱する弁座である。
前記コンプレッサバイパス弁装置５は、アクチュエータ（図示省略）によって前記コンプレッサバイパス弁５１を往復駆動させて、該コンプレッサバイパス弁５１の傘状の弁体を前記開閉部５ｃに形成された弁座５５に着脱することにより、前記コンプレッサ入口通路７と図示しないコンプレッサバイパス通路とを連通、遮断せしめる。
【００２５】
また、図３のように、前記高圧コンプレッサカバー９には、前記コンプレッサバイパス通路が内設されたバイパス配管８を、前記回転軸心Ｍに対してほぼ直角方向に、且つコンプレッサバイパス弁装置５が組み込まれたケース５３と隣り合わせて一体形成している。
１５は前記排気ガス通路１１に形成されたＥＧＲフランジで、前記高圧タービン１ａ出口の排気ガスの一部をＥＧＲ（排気再循環）ガスとして抽出し、前記給気管に還流するＥＧＲ管に接続されている。
【００２６】
図２及び図４〜５において、１０３は排気マニホールドで、該排気マニホールド１０３と前記高圧過給機１の高圧タービンハウジング１０とを一体鋳造品で構成している。そして前記排気ガス通路１１は、図３のように、該高圧タービンハウジング１０のフランジ１０ｂのフランジ面１０ａに、前記高圧タービン１ａの回転軸心Ｍ上に沿うように、図示しない複数のボルトによって直接連結されている。
１０３ａはエンジンの各シリンダ（図示省略）への排ガス入口フランジで、図５のように、各排ガス入口フランジ１０３ａのフランジ面１０３ｂは、前記高圧タービンハウジング１０のフランジ面１０ａに対して直角な面に形成され、前記各シリンダの排気出口フランジ（図示省略）に複数のボルトで締着される。
【００２７】
図６は前記第１実施例における給気接続配管の断面図（図１のＵ部断面図）である。
２１は湾曲形成された給気接続配管で、アルミニウム合金管、鋼管等の金属管あるいは可撓性を有する樹脂材や硬質ゴム材等の管からなる。該給気接続配管２１の空気入口側には入口フランジ２１２が固着され、該入口フランジ２１２は低圧コンプレッサカバー２ｔのフランジ２２０とシールリング２１４を介して複数のボルト２１３によって締着されている。
また、前記給気接続配管２１の空気出口側には出口フランジ２１５が固着され、該出口フランジ２１５は高圧コンプレッサカバー９のフランジ９ｚと複数のボルト２１７によって締着されている。前記給気接続配管２１の空気出口側端部２１ｙは前記高圧コンプレッサカバー９に形成された嵌合穴９ｙ内に嵌合され、該空気出口側端部２１ｙの外周と嵌合穴９ｙの内周との間にＯリング２１６が介装されて空気（給気）のシールを行っている。
【００２８】
かかる２段過給式排気ターボ過給機を備えたエンジンにおいて、エンジンの中、低速運転域で高圧段過給機１及び低圧段過給機２の双方を作動させる２段過給運転時には、図示しないステージ制御弁を閉め又は可変し、図示しない排気バイパス弁装置及びコンプレッサバイパス弁装置５を閉じる。
これにより、排気マニホールド１０３から排出される排気ガスは、高圧段過給機１の高圧タービン１ａ及び低圧段過給機２の低圧タービン２ａを駆動する。一方、低圧タービン２ａに直結駆動される低圧コンプレッサ２ｂにより第１段の加圧がなされた給気は、高圧タービン１ａに直結駆動される高圧コンプレッサ１ｂにより第２段の加圧がなされた後、図示しない給気冷却器で冷却され、図示しない給気マニホールドを通ってエンジンの各シリンダに供給され、燃焼に供される。
これにより、エンジンの中、低速運転域では、かかる２段過給を行なうことによってエンジンの過給圧及び出力を増加することが可能となる。
【００２９】
また、エンジンの高速運転域で排気ガス及び給気を、高圧段過給機１をバイパスさせて低圧段過給機２による１段過給を行なう１段過給運転時には、前記ステージ制御弁及びコンプレッサバイパス弁装置５を開くとともに、その後目標過給圧になるよう排気バイパス弁装置１１７を調整する。
これにより、排気マニホールド１０３から排出される排気ガスの大部分は、高圧段過給機１の高圧タービン１ａをバイパスし、図示しない高圧排気分岐管を通ってから前記高圧タービン１ａを通った一部の排気ガスと合流して低圧タービン２ａを駆動する。
この場合、前記一部の排気ガスが通る高圧タービン１ａはアイドリング回転となっているので、高圧コンプレッサ１ｂは殆ど作動しない。
一方、前記低圧タービン２ａに直結駆動される低圧コンプレッサ２ｂにより第１段の加圧がなされた給気の全部または大部分は高圧コンプレッサ１ｂをバイパスし、前記バイパス入口通路８ａ及び前記バイパス配管８内のコンプレッサバイパス通路を通った後、前記高圧コンプレッサ１ｂを通った一部の給気と合流し、図示しない給気管を経てエンジンの各シリンダに供給される。
これにより、エンジンの高速運転域では排気ガス及び給気の大部分を高圧段過給機１をバイパスさせて低圧段過給機２による１段過給を行なうことにより、高いタービン効率で以って安定運転を実現させている。
【００３０】
次に、以上のように構成された２段過給式排気ターボ過給機を組立てるにあたっては、図４〜５のように、排気マニホールド１０３と高圧タービンハウジング１０とを鋳造（もしくは溶接）による一体品で製作し、前記高圧タービンハウジング１０の高圧ガス出口フランジ１０ａのフランジ１０ｂを基準として、前記高圧タービン１ａ、高圧コンプレッサ１ｂ、高圧軸受ハウジング６、高圧コンプレッサカバー９等の高圧段過給機１を組立て、さらに該高圧タービンハウジング１０に前記排気ガス通路１１を複数のボルトによって組み付ける。
次いで、前記低圧タービン２ａ、低圧コンプレッサ２ｂ、低圧タービンケーシング２ｓ、低圧コンプレッサカバー２ｔ等の低圧段過給機２を組立て、前記排気ガス通路１１の低圧タービン接続フランジ１２に、前記低圧段過給機２の低圧タービンハウジング２ｓを複数のボルト（１２ｚはボルト穴）で締着する。
これにより、前記高圧段過給機１及び低圧段過給機２の排気タービン側は前記排気ガス通路１１を介して直結されることとなる。
【００３１】
最後に、給気接続配管２１の空気出口側端部２１ｙにＯリング２１６を嵌め込み、嵌合穴９ｙ内に挿入してから、出口フランジ２１５と高圧コンプレッサカバー９のフランジ９ｚとをボルト２１７によって締着する。そして、低圧コンプレッサカバー２ｔのフランジ２２０にシールリング２１４を嵌め込み、低圧コンプレッサカバー２ｔのフランジ２２０と給気接続配管２１の入口フランジ２１２とをボルト２１３によって締着する。
以上の工程によって、給気接続配管２１が、両端部を流体シールを施された形態で低圧コンプレッサカバー２ｔ及び高圧コンプレッサカバー９に組み付けられる。
【００３２】
かかる第１実施例によれば、排気マニホールド１０３と鋳造もしくは溶接による一体品で製作した高圧タービンハウジング１０に、該高圧タービンハウジング１０を基準として、高圧タービン１ａ及び高圧コンプレッサ１ｂを含む高圧段過給機１を組立てておき、該高圧段過給機１の排気出口を構成する排気ガス通路１１に形成された低圧タービン接続フランジ１２に低圧段過給機２の低圧タービンハウジング２ｓを直接締着することにより高圧段過給機１と低圧段過給機２とを組立ててから、前記低圧段過給機２の給気出口である低圧コンプレッサカバー２ｔと、高圧段過給機１の給気入口である高圧コンプレッサカバー９とを給気接続配管２１により接続するので、
排気マニホールド１０３と一体の高圧タービンハウジング１０を基準として高圧段過給機１を組立てることによって、該高圧段過給機１の組立作業が簡単になるとともに、高圧段過給機１及び低圧段過給機２の排気タービン側を、従来技術のような配管類を一切使用することなく、フランジによる直接締結にて組立てることができることによって、高圧段過給機１と低圧段過給機２とをコンプレッサ側の前記給気接続配管の１箇所のみの配管接続で、しかもかかる配管接続を高圧段過給機１と低圧段過給機２との組立最終工程で行なうことが可能となる。
加えて、高圧高温ガスが通流する高圧段過給機１及び低圧段過給機２の排気タービン側を、前記のように配管類を一切使用することなくフランジによる直接締結にて組立てることができるので、前記従来技術のように高圧高温ガスのシールを完全に施しつつ排気配管による配管接続を施工することが不要となる。
【００３３】
従って、かかる第１実施例によれば、従来技術に比べて、高圧段過給機１及び低圧段過給機２の配管接続作業を低減することが可能となって組立作業工数を低減することができるとともに、従来技術のような排気タービン側の配管接続用のボルト類やガスケット等の接続部品が不要となって部品点数を低減できる。
さらには、高圧段過給機１と低圧段過給機２との間の配管接続はコンプレッサ側の前記給気接続配管２１の１箇所のみで済むので、前記従来のように２箇所で配管接続を行なう２段過給式排気ターボ過給機に比べて、狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を向上できる。
【実施例２】
【００３４】
図７は本発明の第２実施例に係る２段過給式排気ターボ過給機のエンジン軸方向に視た側面図である。
この第２実施例は、前記第１実施例と同様な構造をそなえた２段過給式排気ターボ過給機をエンジンの側部に取付ける場合の組立方法に係るものである。
即ち、第２実施例においては、２段過給式排気ターボ過給機を、前記第１実施例と同様に、前記排気マニホールド１０３と高圧タービンハウジング１０とを、図５のように該排気マニホールド１０３の排ガス入口フランジ１０３ａのフランジ面１０３ｂと前記高圧タービンハウジング１０の高圧ガス出口フランジ１０ｂのフランジ面１０ａとがほぼ直角になるように鋳造（もしくは溶接）による一体品で製作する。
【００３５】
次いで、前記第１実施例と同様に、前記高圧タービンハウジング１０の高圧ガス出口フランジ１０ａのフランジ１０ｂを基準として、前記高圧タービン１ａ、高圧コンプレッサ１ｂ、高圧軸受ハウジング６、高圧コンプレッサカバー９等の高圧段過給機１を組立て、さらに該高圧タービンハウジング１０に前記排気ガス通路１１を複数のボルトによって組み付ける。
前記のようにして排気ガス通路１１を組み付けた高圧段過給機１を、前記排気マニホールド１０３の排ガス入口フランジ１０３ａをエンジンの排気出口フランジ（図示せず）に締め付けることによりエンジンの側部に取付ける。
【００３６】
次いで、前記低圧タービン２ａ、低圧コンプレッサ２ｂ、低圧タービンハウジング２ｓ、低圧コンプレッサカバー２ｔ等の低圧段過給機２を組立てて、前記高圧段過給機１の下側に配置し、前記排気ガス通路１１の低圧タービン接続フランジ１２に、前記低圧段過給機２の低圧タービンハウジング２ｓを複数のボルト（１２ｚはボルト穴）で締着する。
以上の工程によって、図７のように、エンジン１００の側部上側に高圧段過給機１が配置され、側部下側に低圧段過給機２が配置されて、該エンジン１００に組み付けられることとなる。
【００３７】
そして最後に、図６に示す前記第１実施例と同様に、給気接続配管２１の空気出口側端部２１ｙにＯリング２１６を嵌め込み、嵌合穴９ｙ内に挿入してから出口フランジ２１５と高圧コンプレッサカバー９のフランジ９ｚとをボルト２１７によって締着する。そして、低圧コンプレッサカバー２ｔのフランジ２２０にシールリング２１４を嵌め込み、低圧コンプレッサカバー２ｔのフランジ２２０と給気接続配管２１の入口フランジ２１２とをボルト２１３によって締着する。以上の工程によって、給気接続配管２１が、両端部を流体シールを施された形態で低圧コンプレッサカバー２ｔ及び高圧コンプレッサカバー９に組み付けられる。
【００３８】
かかる第２実施例によれば、高圧タービンハウジング１０と一体化した排気マニホールド１０３をエンジンの側部に取付け、該高圧段過給機１の下側に且つエンジン１００の側部に配置して高圧段過給機１の排気ガス通路１１に直接に低圧段過給機２を組付け、低圧段過給機２及び高圧段過給機１のコンプレッサ側を給気接続配管２１により接続することにより、エンジン１００の側部スペースに、上側から順に、高圧タービンハウジング１０と一体化した排気マニホールド１０３、高圧段過給機１、該高圧段過給機１の排気ガス通路１１に直結された低圧段過給機２を組付けることが可能となって、エンジン１００の側部スペースを有効に利用して２段過給式排気ターボ過給機を設置可能となる。そして、小型で軽量の排気マニホールド１０３及び高圧段過給機１を先にエンジン１００に組付け、その後に大型で重量の大きい低圧段過給機２を高圧段過給機１の下側に組付けるので、エンジン１００の側部スペースを利用しての２段過給式排気ターボ過給機の組立作業が容易となって、組立作業工数を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、多段過給式排気ターボ過給機の配管接続作業を低減して、組立作業工数を低減するとともに組付け部品点数を低減し、さらには狭隘なエンジンルーム内へのエンジンの搭載性を向上し得る多段過給式排気ターボ過給機の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施例に係る２段過給式排気ターボ過給機の全体構造を示す側面図である。
【図２】前記第１実施例における全体構造を示す平面図である。
【図３】前記第１実施例における高圧過給機及び排気ガス通路のロータシャフト軸心線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は前記第１実施例における排気マニホールド及び高圧ケーシングの正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＹ矢視図である。
【図５】前記第１実施例における図４（Ａ）のＷ矢視図である。
【図６】前記第１実施例における給気接続配管の断面図（図１のＵ部断面図）である。
【図７】本発明の第２実施例に係る２段過給式排気ターボ過給機のエンジン軸方向に視た側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１        高圧段過給機
１ａ      高圧タービン
１ｂ      高圧コンプレッサ
２        低圧段過給機
２ａ      低圧タービン
２ｂ      低圧コンプレッサ
２ｓ      低圧タービンハウジング
２ｔ      低圧コンプレッサカバー
３        高圧ロータシャフト
５        コンプレッサバイパス弁装置
６        高圧軸受ハウジング
９        高圧コンプレッサカバー
１０      高圧タービンハウジング
１０ｂ    高圧ガス出口フランジ
１１      排気ガス通路
１２      低圧タービン接続フランジ
２１      給気接続配管
１００    エンジン
１０３    排気マニホールド
１０３ａ  排ガス入口フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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