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公開番号2024170082
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023087045
出願日2023-05-26
発明の名称過給システム
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類F02B 37/00 20060101AFI20241129BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】過給システム全体としての運転効率を向上させること。
【解決手段】複数のターボチャージャ23のうち、タービンホイール30に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ23ほど、可変ノズル機構60のベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。よって、複数のターボチャージャ23のうち、タービンホイール30に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ23ほど、排気通路48からタービンホイール30に導入される排気の流速が可変ノズル機構60によって上がり易くなる。その結果、タービンホイール30に導入される排気のエネルギーが小さくても、タービンホイール30の回転数が増大する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関から排気通路へ排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転することにより前記内燃機関に吸入される吸気を過給するターボチャージャを複数備え、
前記各ターボチャージャは、複数のノズルベーンを有するとともに前記複数のノズルベーンを回動させることにより、隣り合うノズルベーン同士の隙間の大きさであるベーン開度を調整することで、前記排気通路から前記タービンホイールに導入される排気の流速を調整する可変ノズル機構を備え、
前記ベーン開度を調整することにより前記内燃機関に吸入される吸気の過給圧が変更される過給システムであって、
前記複数のターボチャージャのうち、前記タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、前記ベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されていることを特徴とする過給システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関から排気通路へ排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転することにより内燃機関に吸入される吸気を過給するターボチャージャを複数備えた過給システムが知られている。各ターボチャージャは、複数のノズルベーンを有する可変ノズル機構を備えている。可変ノズル機構は、複数のノズルベーンを回動させることにより、隣り合うノズルベーン同士の隙間の大きさであるベーン開度を調整することで、排気通路からタービンホイールに導入される排気の流速を調整する。このように、過給システムにおいては、ベーン開度を調整することにより内燃機関に吸入される吸気の過給圧が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－８３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のように、ターボチャージャを複数備えた過給システムにおいては、各ターボチャージャのタービンホイールにそれぞれ排気が導入される前に、排気が排気通路を流れる際に、排気の圧損や排気の温度の低下が生じる場合がある。すると、各ターボチャージャにおいてタービンホイールに導入される排気のエネルギーが異なる。各ターボチャージャのタービンホイールにそれぞれ導入される排気のエネルギーが異なると、各ターボチャージャにおいてタービンホイールの回転数が異なることになるため、各ターボチャージャの実際の作動点が目標の作動点からずれてしまう。すると、各ターボチャージャでサージングが発生したり、タービンホイールが過回転になったりするため、過給システム全体としての運転効率が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する過給システムは、内燃機関から排気通路へ排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転することにより前記内燃機関に吸入される吸気を過給するターボチャージャを複数備え、前記各ターボチャージャは、複数のノズルベーンを有するとともに前記複数のノズルベーンを回動させることにより、隣り合うノズルベーン同士の隙間の大きさであるベーン開度を調整することで、前記排気通路から前記タービンホイールに導入される排気の流速を調整する可変ノズル機構を備え、前記ベーン開度を調整することにより前記内燃機関に吸入される吸気の過給圧が変更される過給システムであって、前記複数のターボチャージャのうち、前記タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、前記ベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。
【０００６】
これによれば、複数のターボチャージャのうち、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、可変ノズル機構のベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。したがって、複数のターボチャージャのうち、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、排気通路からタービンホイールに導入される排気の流速を可変ノズル機構によって上げ易くすることができる。その結果、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さくても、タービンホイールの回転数を増大させることができる。一方で、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが比較的大きいターボチャージャでは、可変ノズル機構のベーン開度における閉じ側の限界開度を小さく設定しない。このため、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが比較的大きいターボチャージャにおいては、排気通路からタービンホイールに導入される排気の流速が可変ノズル機構によって上げ過ぎてしまうことが回避されている。したがって、各ターボチャージャにおいてタービンホイールに導入される排気のエネルギーが異なっていても、各ターボチャージャにおいてタービンホイールの回転数のずれを抑制することができる。よって、各ターボチャージャの実際の作動点が目標の作動点からずれてしまうことが抑制されるため、各ターボチャージャでサージングが発生したり、タービンホイールが過回転になったりすることが回避され易くなる。以上により、過給システム全体としての運転効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、過給システム全体としての運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態における過給システムを説明するための概略構成図である。
図２は、ベーン開度が開き側の限界開度に達している状態を示す図である。
図３は、ベーン開度が閉じ側の限界開度に達している状態を示す図である。
図４は、ベーン開度と排気の流量との関係を示すグラフである。
図５は、空気の流量と圧力比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、過給システムを具体化した一実施形態を図１～図５にしたがって説明する。本実施形態の過給システムは、内燃機関に吸入される吸気の過給圧を変更する。過給システム及び内燃機関は、エンジンシステムを構成している。本実施形態のエンジンシステムは、車両に搭載されている。
【００１０】
＜エンジンシステムの概略構成＞
図１に示すように、エンジンシステム１０は、内燃機関１１と、過給システム１２と、を備えている。内燃機関１１は、エンジン本体１３を備えている。エンジン本体１３は、第１バンク１４と、第２バンク１５と、を有している。第１バンク１４は、第１気筒１６を複数有している。第２バンク１５は、第２気筒１７を複数有している。本実施形態の内燃機関１１は、第１バンク１４が第１気筒１６を３つ有するとともに、第２バンク１５が第２気筒１７を３つ有するＶ型６気筒ディーゼルエンジンである。
（【００１１】以降は省略されています）

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