(57)【要約】【課題】  排気干渉を改善してターボチャージャー及びエンジンの性能を向上させることができる車両のターボチャージャー構造を提供する。【解決手段】本発明は、排気によって回転するように設けられたタービンと、エンジンブロックの排気口に連通し、内部には排気が流動し、タービンの円周方向に沿って延長されてタービンの周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口が形成されてタービンへ排気を吐き出す第１スクロールと、エンジンブロックの排気口に連通し、内部には排気が流動し、前記タービンの円周方向に沿って延長されて第１スクロールと共にタービンの周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口が開放されてタービンへ排気を吐き出す第２スクロールとを含んでなり、第１スクロール及び第２スクロールの開放口が形成された端部は、タービンの円周上で互いに異なる位置に設けられることを特徴とする。【選択図】図３
2017106433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気によって回転するように設けられたタービンと、
エンジンブロックの複数の排気口の一部に連通し、内部に排気が流動し、前記タービンの円周方向に沿って延長されて前記タービンの周囲を囲む形状に設けられ、その端部に開放口が形成されて前記タービンへ排気を吐き出す第１スクロールと、
前記エンジンブロックの複数の排気口の残部に連通し、内部に排気が流動し、前記タービンの円周方向に沿って延長されて前記第１スクロールと共に前記タービンの周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口が開放されて前記タービンへ排気を吐き出す第２スクロールと、
を含み、
前記第１スクロールの開放口が形成された端部および前記第２スクロールの開放口が形成された端部は、前記タービンの円周上で互いに異なる位置に設けられたことを特徴とする車両のターボチャージャー構造。
【請求項２】
前記第１スクロール及び前記第２スクロールは、互いに異なる排気口に連通し、互いに交互に排気口からの排気流入が起こることを特徴とする請求項１に記載の車両のターボチャージャー構造。
【請求項３】
前記第１スクロールに連通した排気口から前記第１スクロールの端部の前記開放口までの排気流動距離は、前記第２スクロールに連通した排気口から前記第２スクロールの端部の前記開放口までの排気流動距離と同一であることを特徴とする請求項２に記載の車両のターボチャージャー構造。
【請求項４】
前記第１スクロールは第１ラナーに連結されて前記排気口と連通し、前記第２スクロールは第２ラナーに連結されて前記排気口と連通し、
前記第１ラナーは長さが前記第２ラナーの長さよりも更に長く設けられ、
前記第１スクロールは長さが前記第２スクローの長さよりも更に短く設けられたことを特徴とする請求項３に記載の車両のターボチャージャー構造。
【請求項５】
前記第１スクロール及び前記第２スクロールが前記タービンの周囲を囲む形状に設けられた部分は、開放口へ向かうほど排気の流動断面積が減少するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の車両のターボチャージャー構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のターボチャージャー構造に関し、より詳しくは、排気干渉を改善してターボチャージャー及びエンジンの性能を向上させることができる車両のターボチャージャー構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、エンジンの出力を向上させるための装置としてターボチャージャーが用いられている。ターボチャージャーは、エンジンの排気系へ排出される排気ガスの圧力を用いて吸気を加圧することにより、エンジンの燃焼室に流入する吸気の充填効率が高くなるようにするものであって、大部分のディーゼルエンジンに適用されており、近年では、ガソリンエンジンにも多く適用されている。
【０００３】
一方、ターボチャージャーの低中速性能及び高速性能を改善するために、ツインスクロール（ＴＷＩＮ  ＳＣＲＯＬＬ）タイプのターボチャージャーが使用される。ツインスクロールタイプは、排気マニホールドからターボチャージャーへつながる流路を、２本に構成してターボチャージャー及びエンジンの性能を改善する方式である。
【０００４】
但し、燃焼室の爆発順序を考慮して排気流路を２本に構成しても、それぞれの排気口からスクロールの端部までの排気流動距離が異なるために、排気干渉が増加し、燃焼室間の排気影響に対するバラツキが発生して、燃焼安定性に問題となることがある。
【０００５】
一方、エンジンでは燃焼安定性のために燃焼室間の排気バラツキが最大である場合を考慮してエンジンを制御するが、燃焼室間の排気影響に対するバラツキが激しくなると、エンジンの性能及び燃費に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
前記の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に公知の従来の技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１２−０００１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特にツインスクロールタイプのターボチャージャーにおいて、各スクロールによる排気流動距離を同一にすることにより排気干渉を改善し、燃焼室間の排気影響のバラツキを最小化して燃焼安定性を確保することにより、エンジンの性能及び燃費を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る車両のターボチャージャー構造は、排気によって回転するように設けられたタービンと、エンジンブロックの複数の排気口の一部に連通し、内部には排気が流動し、タービンの円周方向に沿って延長されてタービンの周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口が形成されてタービンへ排気を吐き出す第１スクロールと、エンジンブロックの複数の排気口の残部に連通し、内部には排気が流動し、タービンの円周方向に沿って延長されて第１スクロールと共にタービンの周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口が形成されてタービンへ排気を吐き出す第２スクロールと、を含み、第１スクロールの開放口が形成された端部及び第２スクロールの開放口が形成された端部は、タービンの円周上で互いに異なる位置に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
前記第１スクロール及び第２スクロールは、互いに異なる排気口に連通し、互いに交互に排気口からの排気流入が起こるように設けられてもよい。
第１スクロールに連通した排気口から第１スクロールの端部の開放口までの排気流動距離は、第２スクロールに連通した排気口から第２スクロールの端部の開放口までの排気流動距離と同一であってもよい。
【００１１】
前記第１スクロールは第１ラナーに連結されて排気口と連通し、前記第２スクロールは第２ラナーに連結されて排気口と連通し、前記第１ラナーは長さが前記第２ラナーの長さよりもさらに長く設けられ、前記第１スクロールは長さが前記第２スクローの長さよりもさらに短く設けられてもよい。
【００１２】
第１スクロール及び第２スクロールのタービンの周囲を囲む形状に設けられた部分は、開放口へ向かうほど排気の流動断面積が減少するように設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した車両のターボチャージャー構造によれば、ツインスクロールタイプのターボチャージャーにおいて、各スクロールによる排気流動距離を同一にすることにより排気干渉を改善し、燃焼室間の排気影響のバラツキを最小化して燃焼安定性を確保することによりエンジンの性能及び燃費を改善することができる。
【００１４】
特に、第１スクロール及び第２スクロールの開放口が形成された端部を、タービンの円周上で互いに異なる位置に設けることにより、実質的に異なるスクロール間の排気流動距離を同一にすることができるので、気筒間の排気干渉に対するバラツキを最小化することができる。
【００１５】
また、第１スクロール及び第２スクロールを、燃焼室の爆発順序に従って互いに連続的ではない気筒間の排気口に連結することにより、いずれか一つのスクロールに連結された燃焼室間の排気干渉を最小化することができる。
【００１６】
一方、第１スクロール及び第２スクロールの端部を、開放口へ向かうほど流動断面積が減少するように設けることにより、タービンを回転させるための排気の流動速度を向上させてターボチャージャーの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係る車両のターボチャージャー構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る車両のターボチャージャー構造でスクロールが形成された様子を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る車両のターボチャージャー構造でスクロールの端部の位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
本発明に係る車両のターボチャージャー構造１００は、図１〜図３に示すように、排気によって回転するように設けられたタービン２０と、エンジンブロック３０の複数の排気口４０の一部に連通し、内部には排気が流動し、タービン２０の円周方向に沿って延長されてタービン２０の周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口２２５が形成されてタービン２０へ排気を吐き出す第１スクロール２２０と、エンジンブロック３０の複数の排気口４０の残部に連通し、内部には排気が流動し、タービン２０の円周方向に沿って延長されて第１スクロール２２０と共にタービン２０の周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口２４５が形成されてタービン２０へ排気を吐き出す第２スクロール２４０と、を含んでなり、第１スクロール２２０及び第２スクロール２４０の開放口２２５、２４５が形成された端部は、タービン２０の円周上で互いに異なる位置に設けられる。
【００１９】
これを具体的に説明すると、タービン２０は、排気によって回転するように設けられる。
本発明において、タービン２０とは、ターボチャージャー１０の一側に設けられ、他側に設けられたコンプレッサーに連結されて一緒に回転するものをいう。タービン２０を駆動させるための排気は、スクロールによってタービン２０側に流入され、タービン２０は、流動する排気により回転され、タービン２０に連結されたコンプレッサーは、一緒に回転されて吸気を圧縮する。
【００２０】
図１には、ターボチャージャー１０と、排気の流動経路になるスクロールと、がそれぞれ示されており、ターボチャージャー１０の内部にタービン２０が設けられた配置が示されている。
【００２１】
一方、第１スクロール２２０及び第２スクロール２４０は、第１ラナー２２２及び第２ラナー２４２を介してエンジンブロック３０の排気口４０に連通し、内部には排気が流動し、タービン２０の円周方向に沿って延長されてタービン２０の周囲を囲む形状に設けられ、その端部には開放口２２５、２４５が形成されてタービン２０へ排気を吐出する。
【００２２】
具体的には、第１、２スクロールは、エンジンブロック３０に形成された燃焼室ごとに設けられた排気口４０に連通され、開放口２２５、２４５が形成された端部は、タービン２０側に位置するように設けられる。好ましくは、複数の排気口４０それぞれは、第１スクロール２２０又は第２スクロール２４０の何れか一方に連通される。
図２には、複数の排気口４０に連通するように設けられた第１、２ラナー２２２、２４２、及び前記第１ラナー２２２、２４２にそれぞれ連通した第１、２スクロール２２０、２４０の配置が示されている。
【００２３】
燃焼室から排出された排気は、排気口４０及び第１、２ラナー２２２、２４２を介して第１スクロール２２０又は第２スクロール２４０に流入する。第１、２スクロール２２０、２４０は、排気がタービン２０に向かって流動する経路となる。第１、２スクロールは、タービン２０の周囲を囲む形状に設けられる。
【００２４】
また、好ましくは、第１、２スクロールは、互いに密着するように設けられ、タービン２０の半径方向を基準に、タービン２０の中心軸から等距離に並設される。図１はタービン２０側の第１、２スクロールが並設された形状を概略的に示している。
【００２５】
第１、２スクロールの端部に形成された開放口２２５、２４５を介して吐出される排気は、タービン２０の周囲を囲む形状の第１、２スクロール２２０、２４０によって、タービン２０の円周方向に沿った流動方向をもってタービン２０側へ吐き出される。これにより、タービン２０側へ提供された排気は、タービン２０を回転させるための最適の流動方向をもってタービン２０側へ吐き出される。
【００２６】
一方、第１スクロール２２０及び第２スクロール２４０の開放口が形成された端部２２５、２４５は、タービン２０の円周上の互いに異なる位置に設けられる。図３は第１、２スクロール２２０、２４０が形成されたタービン２０側の断面図であって、第１スクロール２２０と第２スクロール２４０の開放口２２５、２４５が互いに異なる地点に位置することを示している。
【００２７】
第１、２スクロール２２０、２４０は、前述したように燃焼室から排出されて排気口４０を介して流入する排気がタービン２０側に向かって流動する流動経路となる。この際、第１、２スクロールに連通した排気口４０がそれぞれ異なるため、第１、２スクロール２２０、２４０は、タービン２０までの距離が異なること（第１、２ラナーの長さが異なるように設けられること）、第１、第２スクロールが区分されるように設けられることにより同一の経路上に設けられないレイアウト的な面を考慮すると、及び第１、２スクロールが互いに密着するように設けられてタービン２０側に延長され、その開放口２２５、２４５がタービン２０の円周方向を基準に同一の位置に設けられても、第１、２スクロール２２０、２４０の内部を流動する排気の流動距離には差が発生する。
【００２８】
第１、２スクロールの内部を流動するそれぞれの排気流動の流動距離に差がある場合、いずれか一つのスクロールを介して流動する排気が、他のスクロールを介して流動する排気の流動を妨害する、いわゆる排気干渉が発生することがある。
排気干渉が起こると、燃焼室での爆発の後に排気ガスを燃焼室の外部へ排出させるために必要な排気行程上の負荷が大きくなるおそれがあり、各燃焼室の排気行程上の負荷が異なると、気筒間の排気性能にバラツキが発生してエンジンの性能及び燃費に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００２９】
従って、第１、２スクロール２２０、２４０の端部の位置は、排気口４０から第１、２スクロール２２０、２４０の開放口２２５、２４５までの排気流動距離を考慮して互いに異なる位置に設けられる。すなわち、第１、２スクロール２２０、２４０に連通するそれぞれの排気流動経路が形成する長さが同一となる地点に、第１、２スクロールの開放口２２５、２４５がそれぞれ位置するようにすることにより、排気距離のバラツキによる排気干渉、気筒間の排気性能のバラツキを最小化させてエンジンの性能、及び燃費を改善する。
【００３０】
一方、図１及び図２に示すように、本発明の実施例に係る車両のターボチャージャー構造１００は、第１スクロール２２０及び第２スクロール２４０は、互いに異なる排気口４０に連通し、互いに交互に排気口４０からの排気流入が起こる。
【００３１】
具体的には、第１、２スクロール２２０、２４０は、エンジンブロック３０に形成された複数の排気口４０のうち、互いに異なる排気口４０に連通するように設けられる。エンジンブロック３０に形成された複数の燃焼室は、爆発順序に従ってそれぞれ爆発行程が起こるが、いずれか一つのスクロールに連通する複数の排気口４０は互いに連続しない爆発順序を持つ燃焼室に連結された排気口４０に該当することが好ましい。
【００３２】
すなわち、燃焼室から排出される排気はいずれか一つのスクロールに連続して流動せず、爆発順序に従って各燃焼室から排出される排気は第１スクロール２２０と第２スクロール２４０を交互に流動することが好ましい。
これにより、複数の排気流路に流動する排気間のバランスが維持でき、排気干渉が最小化されてエンジンの性能及び燃費を改善することに有利である。図１及び図２は各スクロールが相異なる排気口４０に連通した構造を示す。
【００３３】
一方、図２の如く、本発明の実施例に係る車両のターボチャージャー構造１００において、前記第１スクロール２２０は、第１ラナー２２２に連結されて前記排気口４０と連通し、前記第２スクロール２４０は、第２ラナー２４２に連結されて前記排気口４０と連通し、前記第１ラナー２２２は、長さが前記第２ラナー２４２の長さよりもさらに長く設けられ、前記第１スクロール２２０は、長さが前記第２スクロー２４０の長さよりもさらに短く設けられる。
【００３４】
具体的に、本発明の実施例において、第１ラナー２２２及び第２ラナー２４２は、互いに異なる排気口４０と連通する。また、第１ラナー２２２は第１スクロール２２０と連通し、第２ラナー２４２は第２スクロール２４０と連通する。図２には、このような第１、２ラナー２２２、２４２と第１、２スクロール２２０、２４０との構造的関係が示されている。
【００３５】
第１ラナー２２２と第１スクロール２４２は、一体に成形されてもよく、独立に設けられて結合構造を形成してもよい。結局、排気口４０から第１スクロール２２０の開放口２２５までの排気流動距離は、第１ラナー２２２の長さと第１スクロール２２０の長さとの和と同じである。第２ラナー２４２と第２スクロール２４０の関係も第１ラナー２２２と第１スクロール２２０の関係とは異ならない。
【００３６】
一方、第１ラナー２２２及び第２ラナー２４２は、前記複数の排気口４０のうち、互いに異なる排気口４０と連通するが、このような結合関係によって第１ラナー２２２の長さと第２ラナー２４２の長さは互いに異なり得る。
【００３７】
本発明の実施例では、第１ラナー２２２が第２ラナー２４２よりもさらに長く設けられ、第１スクロール２２０は第２スクロール２４０よりもさらに短く設けられることにより、第１ラナー２２２の長さと第１スクロール２２０の長さとの和が、第２ラナー２４２の長さと第２スクロール２４０の長さとの和と同じくなるようにする。
【００３８】
すなわち、第１ラナー２２２の長さと第２ラナー２４２の長さが異なっても、第１スクロール２２０に連通した排気口４０から第１スクロール２２０の開放口２２５までの排気流動距離と、第２スクロール２４０に連通した排気口４０から第２スクロール２４０の開放口２４５までの排気流動距離とが互いに同一となるように設けられるのである。
【００３９】
一方、本発明の一実施例において、第１ラナー２２２と第２ラナー２４２とは、相互間の長さ関係によって定義できるものであって、２つのラナーが設けられた場合、より長いラナーを第１ラナー２２２とし、もう一つのラナーを第２ラナー２４２とすることが好ましい。
【００４０】
一方、図３の如く、本発明の実施例に係る車両のターボチャージャー構造１００において、第１スクロール２２０及び第２スクロール２４０のタービン２０の周囲を囲む形状に設けられた部分は、開放口２２５、２４５へ向かうほど排気の流動断面積が減少するように設けられる。
【００４１】
具体的には、タービン２０は、排気の流動によって回転するので、排気の流動速度が速いほどタービン２０の最大回転速度が増加できる。よって、第１、２スクロールは、端部へ向かうほど流動断面積が小さくなるように設けられ、開放口２２５、２４５から吐き出される排気の速度が増加するようにする。
【００４２】
図３には、第１スクロール２２０と第２スクロール２４０とが概略的に示されており、各スクロールの流動断面積が開放口２２５、２４５に向かうほど減少するように設けられた形状が示されている。
【００４３】
本発明は特定の実施例について図示及び説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を外れない範疇内において、本発明に様々な改良及び変更を加え得るのは、当業界における通常の知識を有する者には自明であろう。
【符号の説明】
【００４４】
２０      タービン
４０      排気口
２２０      第１スクロール
２４０      第２スクロール
【図１】
2017106433.tif 000003
【図２】
2017106433.tif 000004
【図３】
2017106433.tif 000005