JP2000213359A - Variable capacity turbocharger - Google Patents

Variable capacity turbocharger

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JP2000213359A
JP2000213359A JP11017355A JP1735599A JP2000213359A JP 2000213359 A JP2000213359 A JP 2000213359A JP 11017355 A JP11017355 A JP 11017355A JP 1735599 A JP1735599 A JP 1735599A JP 2000213359 A JP2000213359 A JP 2000213359A
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JP
Japan
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scroll portion
inner peripheral
scroll
partition wall
exhaust gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP11017355A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromitsu Ishihara
啓光 石原
Jun Kawaguchi
潤 川口
Kazunari Adachi
一成 安達
Shinji Kono
慎司 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the desired supercharged pressure according to the engine operating state without increasing fuel consumption of the engine, by preventing exhaust gas from flowing from an inner peripheral scroll part to an outer peripheral scroll part. SOLUTION: Communication passages 30a are provided so that each vane part 34 of an involute partition wall 30 formed between the mutually adjacent communication passages 30a has a downstream first surface 34a extending in the tangential direction of the inner peripheral surface of the partition wall 30 and an upstream second surface 34b extending in parallel with the first surface. The peripheral length of each vane part 34 is set to the length in which the normal line passing the inner peripheral scroll part side end (a) in relation to a straight line linking the inner peripheral scroll part side end (a) and the outer peripheral scroll part side end (b) to each other intersects the vane part 34 arranged on the downstream side.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のエンジンを
過給する可変容量ターボチャージャに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable capacity turbocharger for supercharging a vehicle engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の可変容量ターボチャージャとして
は、例えば、特開平10−8977号公報に開示される
ものがある。この可変容量ターボチャージャは、シャフ
トと、該シャフトの一端に固定されるタービンロータ
と、該タービンロータを収容すると共に排気入口、排気
出口及び排気入口と排気出口とをタービンロータを介し
て連通し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有
するタービンハウジングと、シャフトの他端に固定さ
れ、コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッ
サロータと、スクロール部を径方向に内周スクロール部
と外周スクロール部とに分割すると共に両スクロール部
間を連通する複数の連通孔を備えた区画壁と、排気入口
と前記外周スクロール部間の連通を開閉制御可能な制御
弁とを備えている。
2. Description of the Related Art As a conventional variable capacity turbocharger, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-8977. The variable-capacity turbocharger includes a shaft, a turbine rotor fixed to one end of the shaft, and an exhaust inlet, an exhaust outlet, and an exhaust inlet and an exhaust inlet and an exhaust outlet communicating with the turbine rotor through the turbine rotor. A turbine housing having a scroll portion whose sectional area gradually decreases, a compressor rotor fixed to the other end of the shaft and housed in the compressor housing, and a scroll portion radially extending into an inner peripheral scroll portion and an outer peripheral scroll portion. It is provided with a partition wall having a plurality of communication holes that are divided and communicate between the two scroll portions, and a control valve that can control opening and closing of communication between an exhaust inlet and the outer peripheral scroll portion.

【0003】区画壁の各連通孔は、互いに隣合う連通孔
間に形成される各ベーン部が区画壁の内周面のほぼ接線
方向に内周スクロール部側へ延びる下流側の第1の面と
タービンロータの回転中心の近くへ向かって内周スクロ
ール部側に延びる上流側の第2の面とを有するように形
成されている。
Each of the communication holes of the partition wall has a first surface on the downstream side in which each vane formed between the communication holes adjacent to each other extends toward the inner peripheral scroll portion in a direction substantially tangential to the inner peripheral surface of the partition wall. And an upstream second surface extending toward the inner peripheral scroll portion toward the rotation center of the turbine rotor.

【0004】この可変容量ターボチャージャにおいて
は、排気ガス量の少ないエンジンの低速域では、制御弁
により排気入口と外周スクロール部間の連通を遮断し、
容量の少ない内周スクロール部のみに排気ガスを流入さ
せ、タービンロータのブレードに対する小さい排気流入
角度及び高い排気流速を得ることでタービンロータを加
速して過給圧が高められる。また、所定の過給圧に達す
る中速域以降では、外周スクロール部にも制御弁を介し
て排気ガスを流入させ、外周スクロール部へ流れ込んだ
排気ガスが区画壁の連通孔を介して内周スクロール部へ
タービンロータの回転中心へ向けて流入して内周スクロ
ール部へ流入する排気ガスと再合流して、内周スクロー
ル部内の排気ガスのタービンロータの接線方向の流れを
タービンロータの回転中心側への流れに変え、タービン
ロータに当たる排気ガスの流速を下げると共に排気流入
角度を大きくすることでタービンロータの加速が制限さ
れ、一定の過給圧となるように制御弁の開度が制御され
る。
In this variable capacity turbocharger, in a low speed range of an engine having a small amount of exhaust gas, communication between an exhaust inlet and an outer scroll portion is cut off by a control valve.
Exhaust gas is caused to flow only into the inner peripheral scroll portion having a small capacity to obtain a small exhaust inflow angle with respect to the blades of the turbine rotor and a high exhaust flow velocity, thereby accelerating the turbine rotor and increasing the supercharging pressure. Further, after the middle speed range where a predetermined supercharging pressure is reached, the exhaust gas flows into the outer scroll portion via the control valve, and the exhaust gas flowing into the outer scroll portion flows through the communication hole of the partition wall into the inner circumferential portion. The exhaust gas flows into the scroll portion toward the rotation center of the turbine rotor and recombines with the exhaust gas flowing into the inner peripheral scroll portion, and the tangential flow of the exhaust gas in the inner peripheral scroll portion to the turbine rotor rotation center The speed of the turbine rotor is limited by reducing the flow velocity of the exhaust gas impinging on the turbine rotor and increasing the exhaust inflow angle, and the opening of the control valve is controlled so as to maintain a constant supercharging pressure. You.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の可変容量ターボチャージャにおいては、連通孔
の内周スクロール部側開口面積が極端に小さくなりエン
ジンの中速域以降における背圧上昇を防ぐために、隣合
う各ベーン部において上流側のベーン部の第1の面の内
周スクロール部側端部と下流側のベーン部の第2の面の
外周スクロール部側端部とが周方向に離間しているた
め、内周スクロール部へ流入した排気ガスが遠心力の作
用により区画壁の内周面に沿って流れる際に、排気ガス
が遠心力により外周スクロール部へ連通孔を介して流出
してしまう。そのため、上記したエンジンの低速域にお
いて、排気流速が低下して所望の過給圧が得られないと
共に、エンジンの中速域以降において、連通孔を介して
内周スクロール部から外周スクロール部へ流出する排気
ガスが外周スクロール部内の排気ガスの流れの抵抗とな
ってエンジンの背圧が上昇して燃費が増大するという問
題があった。
However, in the above-described conventional variable capacity turbocharger, the opening area of the communication hole on the inner circumferential scroll portion side becomes extremely small, so that the back pressure is prevented from increasing in the middle and higher speed regions of the engine. In each adjacent vane portion, the end of the first surface of the upstream vane portion on the inner peripheral scroll portion side and the end of the second surface of the downstream vane portion on the outer peripheral scroll portion side are separated in the circumferential direction. Therefore, when the exhaust gas flowing into the inner peripheral scroll portion flows along the inner peripheral surface of the partition wall due to the action of the centrifugal force, the exhaust gas flows out to the outer peripheral scroll portion through the communication hole by the centrifugal force. I will. Therefore, in the low-speed range of the engine described above, the desired exhaust pressure cannot be obtained due to a decrease in the exhaust flow velocity, and the flow from the inner circumferential scroll portion to the outer circumferential scroll portion through the communication hole after the middle speed range of the engine. This causes a problem in that the exhaust gas flowing becomes a resistance to the flow of the exhaust gas in the outer peripheral scroll portion, so that the back pressure of the engine increases and fuel efficiency increases.

【0006】ゆえに、本発明は、当該可変容量ターボチ
ャージャにおいて、内周スクロール部から外周スクロー
ル部への排気ガスの流出を防止して、エンジンの燃費増
大を招くことなく、エンジンの運転状態に応じた所望の
過給圧を得ることを、その課題とする。
Accordingly, the present invention provides a variable displacement turbocharger in which exhaust gas is prevented from flowing from the inner scroll portion to the outer scroll portion, and the variable capacity turbocharger is adapted to the engine operating state without increasing the fuel efficiency of the engine. It is an object to obtain a desired supercharging pressure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、シャフトと、該シャフ
トの一端に固定されるタービンロータと、該タービンロ
ータを収容すると共に排気入口、排気出口及び前記排気
入口と前記排気出口とを前記タービンロータを介して連
通し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有する
タービンハウジングと、前記シャフトの他端に固定さ
れ、コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッ
サロータと、前記スクロール部を径方向に内周スクロー
ル部と外周スクロール部とに分割する区画壁と、該区画
壁に所定の周方向間隔で複数個設けられ前記内周スクロ
ール部と前記外周スクロール部間を連通する連通路と、
少なくとも前記排気入口と前記外周スクロール部間の連
通を開閉可能な開閉手段とを備えてなる可変容量ターボ
チャージャにおいて、互いに隣合う前記連通路間に形成
される前記区画壁の各ベーン部が前記区画壁の内周面の
ほぼ接線方向に延びる下流側の第1の面と該第1の面と
略平行に延びる上流側の第2の面とを有するように前記
連通路を設けると共に、前記各ベーン部の周方向長さ
を、その内周スクロール部側端部とその外周スクロール
部側端部とを結ぶ直線に対して前記内周スクロール部側
端部を通る法線が下流側に隣設される前記ベーン部と交
差する長さとしたことである。
Means for Solving the Problems The technical means of the present invention taken to solve the above-mentioned problems includes a shaft, a turbine rotor fixed to one end of the shaft, an exhaust inlet for accommodating the turbine rotor and an exhaust inlet. A turbine housing having a scroll portion that communicates the exhaust outlet and the exhaust inlet with the exhaust outlet through the turbine rotor, the cross-sectional area of which is gradually reduced; and a turbine housing fixed to the other end of the shaft. The accommodated compressor rotor, a partition wall dividing the scroll portion radially into an inner scroll portion and an outer scroll portion, and a plurality of the inner circumferential scroll portions provided on the partition wall at predetermined circumferential intervals. A communication passage communicating between the outer peripheral scroll portions;
In a variable capacity turbocharger including at least opening / closing means capable of opening / closing communication between the exhaust inlet and the outer peripheral scroll portion, each vane portion of the partition wall formed between the communication passages adjacent to each other is formed by the partition. The communication path is provided so as to have a downstream first surface extending substantially tangentially to the inner peripheral surface of the wall and an upstream second surface extending substantially parallel to the first surface. The circumferential length of the vane portion is set such that a normal passing through the inner peripheral scroll portion side end is located on the downstream side with respect to a straight line connecting the inner peripheral scroll portion side end and the outer peripheral scroll portion side end. And the length intersects with the vane portion.

【0008】この手段によれば、上記したように各ベー
ン部の形状及び周方向長さを定めたことにより、隣合う
各ベーン部において上流側のベーン部の第1の面の内周
スクロール部側端部と下流側のベーン部の第2の面の外
周スクロール部側端部とが周方向に離間することなく、
連通路の内周スクロール部側開口面積が確保される。こ
の結果、内周スクロール部内を区画壁の内周面に沿って
排気ガスが流れる際に、遠心力により連通路を介して排
気ガスが外周スクロール部へ流出することが的確に防止
され、開閉手段によって内周スクロール部へのみに排気
ガスが流入されるエンジンの低速域において、所望の過
給圧を効率良く得ることが可能となる。また、開閉手段
により内周及び外周スクロール部へ排気ガスが流入され
るエンジンの中速域以降において、連通路を介して内周
スクロール部から外周スクロール部へ流出する排気ガス
による外周スクロール部内の排気ガスの流れが乱される
ことなくスムーズに保たれ、エンジンの背圧が低減して
燃費低減が図られる。
According to this means, since the shape and the circumferential length of each vane are determined as described above, the inner circumferential scroll portion of the first surface of the upstream vane in each adjacent vane is provided. The side end portion and the end portion of the second surface of the downstream side vane portion on the outer peripheral scroll portion side are not separated in the circumferential direction,
The opening area on the inner peripheral scroll portion side of the communication passage is ensured. As a result, when the exhaust gas flows along the inner peripheral surface of the partition wall in the inner peripheral scroll portion, the exhaust gas is accurately prevented from flowing out to the outer peripheral scroll portion through the communication path due to the centrifugal force. Thus, a desired supercharging pressure can be efficiently obtained in a low-speed region of the engine in which exhaust gas flows only into the inner peripheral scroll portion. Further, after the middle speed region of the engine in which the exhaust gas flows into the inner and outer scroll portions by the opening / closing means, the exhaust gas in the outer scroll portion due to the exhaust gas flowing from the inner scroll portion to the outer scroll portion through the communication path. The gas flow is maintained smoothly without being disturbed, and the back pressure of the engine is reduced, thereby reducing fuel consumption.

【0009】上記した手段においては、各ベーン部の第
1の面及び第2の面を夫々凸状の円弧面とすることが望
ましい。
In the above-mentioned means, it is preferable that the first surface and the second surface of each vane portion are each a convex arc surface.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った可変容量タ
ーボチャージャの一実施形態を図面に基づき、説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a variable capacity turbocharger according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1において、可変容量ターボチャージャ
は、円筒状のベアリングハウジング10を有し、該ベア
リングハウジング10には、軸孔10aが形成されてお
り、該軸孔10a内にはラジアル軸受21、22を介し
てシャフト20が回転可能に支承されている。ラジアル
ベアリング21、22は、軸孔10a内に回転可能に嵌
合されており、互いに向き合う側への軸方向の移動をス
ナップリングにより規制されている。ラジアルベアリン
グ22は、図示右側への移動をシャフト20に形成され
た段部で規制されている。ラジアルベアリング21に嵌
合されるシャフト20の図示左側には小径部が形成され
ており、該小径部にはその図示右側の端部にラジアルベ
アリング21の一端面に当接するフランジ部が形成され
る筒状のブッシュ23が嵌合されている。該ブッシュ2
3の図示左側には、その図示右側の端部にフランジ部が
形成されるブッシュ29が嵌合されている。ブッシュ2
9の外周に形成される環状溝にはオイルシールが嵌着さ
れており、該オイルシールにはベアリングハウジング1
0の軸孔10aの図示左側に形成される大径孔内に嵌合
されるプレートシール25の内周筒部が液密的に摺接す
る。ブッシュ29の図示左側のシャフト20の小径部に
はコンプレッサロータ19が嵌合され、小径部の端部に
螺合されるボルト27により固定されている。これによ
り、ブッシュ23、29はコンプレッサロータ19の図
示右端面とシャフト20の小径部の段部との間で挟持さ
れ、コンプレッサロータ19と共にシャフト20と一体
的に回転する。ブッシュ23、29のフランジ部間に
は、ベアリングハウジング10の大径孔の図示右側に固
定されるスラストベアリング24が介装されており、該
スラストベアリング24にはベアリングハウジング10
に形成され、ラジアルベアリング21、22へオイルを
供給するオイル通路に連通されて、ブッシュ23、29
のフランジ部との摺動部間へオイルを供給するオイル供
給孔が形成されている。尚、プレートシール25には、
ブッシュ29の筒部が貫通する孔を有するオイル遮蔽プ
レート26が固定されている。また、ベアリングハウジ
ング10には吸気入口18a及び吸気出口18bを備え
たコンプレッサハウジング18が気密的に固定されてお
り、該コンプレッサハウジング18内にコンプレッサロ
ータ19が収容される。
In FIG. 1, the variable displacement turbocharger has a cylindrical bearing housing 10 having a shaft hole 10a formed therein, and a radial bearing 21 in the shaft hole 10a. A shaft 20 is rotatably supported via 22. The radial bearings 21 and 22 are rotatably fitted in the shaft hole 10a, and the movement in the axial direction to the sides facing each other is restricted by the snap ring. The radial bearing 22 is restricted from moving rightward in the figure by a step formed on the shaft 20. A small diameter portion is formed on the left side of the shaft 20 fitted in the radial bearing 21 in the drawing, and a flange portion is formed on the right end portion of the small diameter portion in contact with one end surface of the radial bearing 21. A cylindrical bush 23 is fitted. The bush 2
A bush 29 having a flange formed at the right end in the figure is fitted on the left side of the figure 3. Bush 2
An oil seal is fitted in an annular groove formed on the outer periphery of the bearing housing 9.
The inner peripheral cylindrical portion of the plate seal 25 fitted in the large-diameter hole formed on the left side of the 0 shaft hole 10a in the drawing slides in a liquid-tight manner. The compressor rotor 19 is fitted to a small diameter portion of the shaft 20 on the left side of the bush 29 in the drawing, and is fixed by a bolt 27 screwed to an end of the small diameter portion. Thus, the bushes 23 and 29 are sandwiched between the illustrated right end surface of the compressor rotor 19 and the step portion of the small diameter portion of the shaft 20, and rotate integrally with the shaft 20 together with the compressor rotor 19. A thrust bearing 24 fixed to the right side of the large-diameter hole of the bearing housing 10 in the drawing is interposed between the flange portions of the bushes 23 and 29. The thrust bearing 24 includes the bearing housing 10
, And are communicated with oil passages for supplying oil to the radial bearings 21 and 22, and the bushes 23 and 29
An oil supply hole for supplying oil between the sliding portion and the flange portion is formed. In addition, the plate seal 25 includes
An oil shielding plate 26 having a hole through which the cylindrical portion of the bush 29 penetrates is fixed. A compressor housing 18 having an intake port 18a and an intake port 18b is hermetically fixed to the bearing housing 10, and a compressor rotor 19 is accommodated in the compressor housing 18.

【0012】シャフト20の図示右端には、タービンロ
ータ13が固着されている。タービンロータ13は、ベ
アリングハウジング10の図示右端に固定された第1タ
ービンハウジング11にガスケットを介して気密的に固
定される第2タービンハウジング12内に収容されてい
る。第2タービンハウジング12には、排気入口12a
(図2参照)と排気出口12bとが形成されていて、排
気入口12aには、図示しないエンジンの排気マニホル
ドが接続され、排気出口12bには図示しない排気出口
管が気密的に接続されている。尚、図1において、14
は外周端が第1タービンハウジング11とベアリングハ
ウジング10間に挟持固定され、内周端がタービンロー
タ13の背面に延びる遮蔽プレートである。
A turbine rotor 13 is fixed to the right end of the shaft 20 in the figure. The turbine rotor 13 is housed in a second turbine housing 12 which is airtightly fixed via a gasket to a first turbine housing 11 fixed to the right end of the bearing housing 10 in the figure. The second turbine housing 12 has an exhaust inlet 12a
(See FIG. 2) and an exhaust outlet 12b are formed. An exhaust manifold of an engine (not shown) is connected to the exhaust inlet 12a, and an exhaust outlet pipe (not shown) is airtightly connected to the exhaust outlet 12b. . Incidentally, in FIG.
Is a shielding plate whose outer peripheral end is sandwiched and fixed between the first turbine housing 11 and the bearing housing 10 and whose inner peripheral end extends to the back of the turbine rotor 13.

【0013】第2タービンハウジング12には、図1及
び図2に示すように、排気入口12aに導入された排気
ガスをタービンロータ13の外周に導くスクロール部が
形成されている。このスクロール部には、第2タービン
ハウジング12に設けられたインボリュート区画壁30
により径方向に区画された内周スクロール溝12dと外
周スクロール溝12cが形成されていて、両溝12d、
12cの開口を第1タービンハウジング11により閉塞
されることで、内周スクロール部31と該内周スクロー
ル部31より大きな容積を有する外周スクロール部32
が区画形成されるようになっている。内周及び外周スク
ロール部31、32は、その断面積がタービンロータ1
3の回転方向(図2において反時計方向)に漸次減少す
るように設けられていて、インボリュート区画壁30の
下流端部分にて連通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the second turbine housing 12 is provided with a scroll portion for guiding the exhaust gas introduced into the exhaust inlet 12 a to the outer periphery of the turbine rotor 13. The scroll portion includes an involute partition wall 30 provided in the second turbine housing 12.
An inner peripheral scroll groove 12d and an outer peripheral scroll groove 12c radially partitioned by are formed.
By closing the opening of 12c by the first turbine housing 11, the inner peripheral scroll part 31 and the outer peripheral scroll part 32 having a larger volume than the inner peripheral scroll part 31 are provided.
Are formed in a compartment. The inner and outer scroll portions 31 and 32 have a sectional area of the turbine rotor 1.
3 is provided so as to gradually decrease in the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 2), and communicates with the downstream end portion of the involute partition wall 30.

【0014】また、図2に示すように、インボリュート
区画壁30の下流側部分(その内周がタービンロータ1
3のブレードの外周部に開口している内周スクロール部
31の部分の外周部分)には、内周及び外周スクロール
部31、32を連通する複数の連通孔30aが形成さ
れ、これにより隣合う連通孔30a間に夫々ベーン部3
4が形成されている。本実施形態においては、各ベーン
部34が、所定角度下流側に位置するインボリュート区
画壁30の内周面の部位のほぼ接線方向に延びる下流側
の第1の面34aと該第1の面34aと略平行に延びる
上流側の第2の面34bとを有するように、各連通孔3
0aが形成されていて、後述するように外周スクロール
部32内を流れる排気ガスが連通孔30aを介してター
ビンロータ13の回転方向に内周スクロール部31に向
けて流入すると、内周スクロール部31内を流れる排気
ガスのタービンロータの接線方向の流れがタービンロー
タ13の回転中心側への流れに変えられるようになって
いる。また、各ベーン部34の周方向長さは、その内周
スクロール部側端点aとその外周スクロール部側端点b
とを結ぶ直線に対して内周スクロール部側端点aを通る
法線が下流側に隣設されるベーン部34と交差する長さ
とされている。尚、本実施形態においては、第1の面3
4a及び第2の面34bは共に、凸状の円弧面で形成さ
れている。
As shown in FIG. 2, a downstream portion of the involute partition wall 30 (the inner periphery of which is
A plurality of communication holes 30a which communicate the inner and outer scroll portions 31 and 32 are formed in the outer peripheral portion of the inner peripheral scroll portion 31 which is open to the outer peripheral portion of the third blade, and thereby are adjacent to each other. Vane portions 3 between communication holes 30a
4 are formed. In the present embodiment, each of the vane portions 34 includes a first surface 34a on the downstream side extending substantially tangentially to a portion of the inner peripheral surface of the involute partition wall 30 located on the downstream side by a predetermined angle, and the first surface 34a. And each of the communication holes 3 has an upstream second surface 34 b extending substantially in parallel with the communication hole 3.
0a is formed, and as described later, when the exhaust gas flowing through the outer peripheral scroll portion 32 flows toward the inner peripheral scroll portion 31 in the rotation direction of the turbine rotor 13 through the communication hole 30a, the inner peripheral scroll portion 31 The flow of the exhaust gas flowing in the tangential direction of the turbine rotor is changed to the flow toward the rotation center of the turbine rotor 13. The circumferential length of each vane portion 34 is determined by its inner scroll portion side end point a and its outer scroll portion side end point b.
The length of a normal passing through the end point a on the inner peripheral scroll portion side with respect to the straight line connecting to the vane portion 34 adjacent to the downstream side is set to a length. In the present embodiment, the first surface 3
Both 4a and the second surface 34b are formed as convex arc surfaces.

【0015】インボリュート区画壁30の排気入口12
a側端部(上流側端部)には、図2に示すように、外周
スクロール部32と排気入口12aを連通する開口33
が形成されている。外周スクロール部32内には、開口
33の外周スクロール部32側外縁に形成される弁座に
着座及び離脱することで開口33を開閉する流量制御弁
40が配設されている。流量制御弁40には、ヒンジ部
がピンにより固定されていて、該ヒンジ部に固定される
回転軸が第2タービンハウジング12に回転可能に支承
されている。流量制御弁40の回転軸の一端部には、リ
ンク機構41を介して周知の負圧式アクチュエータ42
の出力ロッドの一端が連結されている。負圧式アクチュ
エータ42は、後述するように車両の走行状態に応じて
図示しない周知の比例流量制御弁により図示しない負圧
源からの負圧を印加されることでリンク機構を介して回
転軸を回転させ、流量制御弁40による開口33の開閉
を制御する。
The exhaust inlet 12 of the involute partition wall 30
As shown in FIG. 2, an opening 33 communicating between the outer peripheral scroll portion 32 and the exhaust inlet 12a is provided at the a-side end (upstream end).
Are formed. A flow control valve 40 that opens and closes the opening 33 by being seated on and separated from a valve seat formed on the outer edge of the opening 33 on the outer scroll portion 32 side is provided in the outer scroll portion 32. A hinge portion is fixed to the flow control valve 40 by a pin, and a rotation shaft fixed to the hinge portion is rotatably supported by the second turbine housing 12. A known negative pressure type actuator 42 is connected to one end of the rotation shaft of the flow control valve 40 through a link mechanism 41.
Are connected to one end of the output rod. The negative pressure actuator 42 rotates the rotary shaft via a link mechanism by applying a negative pressure from a negative pressure source (not shown) by a well-known proportional flow control valve (not shown) according to the running state of the vehicle as described later. Then, the opening and closing of the opening 33 by the flow control valve 40 is controlled.

【0016】以上の構成から成る本実施形態の作用を説
明する。
The operation of this embodiment having the above configuration will be described.

【0017】図示しないエンジンが始動されると、可変
容量ターボチャージャによる過給が開始される。即ち、
排気マニホルドから排気入口12aに流れ込んだ排気ガ
スはタービンロータ13を回転駆動し、シャフト20と
共にコンプレッサロータ19が回転され、図示しないエ
ンジンを過給する。
When an engine (not shown) is started, supercharging by the variable displacement turbocharger is started. That is,
The exhaust gas flowing from the exhaust manifold into the exhaust inlet 12a drives the turbine rotor 13 to rotate, and the compressor rotor 19 rotates together with the shaft 20 to supercharge an engine (not shown).

【0018】排気ガス量の少ないエンジンの低速域で
は、図示しない制御装置により負圧式アクチュエータ4
2に図示しない負圧源から負圧が供給され、流量制御弁
40は開口33を閉じる図2に示す閉弁状態にある。こ
のため、排気マニホルドから排気入口12aに流れ込ん
だ排気ガスが内周スクロール部31のみを介してタービ
ンロータ13へ供給され、タービンロータ13が回転駆
動される。これにより、A/Rの小さい(スクロール容
量の小さい)ターボチャージャとして機能して、高い排
気流速が得られると共に、内周スクロール部31を経て
排気ガスがタービンロータ13の接線方向に流れ(ター
ビンロータ13のブレードに小さな流入角で当たる)、
効率良くタービンロータ13が回転されてタービンロー
タ13が加速し過給圧が高められる。
In the low speed range of the engine having a small amount of exhaust gas, a negative pressure type actuator 4 is controlled by a control device (not shown).
2, a negative pressure is supplied from a negative pressure source (not shown), and the flow control valve 40 is in a closed state shown in FIG. Therefore, the exhaust gas flowing from the exhaust manifold into the exhaust inlet 12a is supplied to the turbine rotor 13 only through the inner peripheral scroll portion 31, and the turbine rotor 13 is driven to rotate. As a result, it functions as a turbocharger having a small A / R (small scroll capacity) to obtain a high exhaust flow velocity, and exhaust gas flows in a tangential direction of the turbine rotor 13 via the inner peripheral scroll portion 31 (turbine rotor). Thirteen blades at a small angle of inflow),
The turbine rotor 13 is efficiently rotated, the turbine rotor 13 is accelerated, and the boost pressure is increased.

【0019】本実施形態においては、上記したように各
ベーン部34の形状及び周方向長さを定めたことによ
り、隣合う各ベーン部34において上流側のベーン部3
4の第1の面34aの内周スクロール部側端部と下流側
のベーン部34の第2の面34bの外周スクロール部側
端部とが周方向に離間することなく、連通孔30aの内
周スクロール部側開口面積が確保される。このため、内
周スクロール部31内をインボリュート区画壁30の内
周面に沿って排気ガスが流れる際に、遠心力により連通
孔30aを介して排気ガスが外周スクロール部32へ流
出することが防止される。尚、内周スクロール部31内
をインボリュート区画壁30の内周面に沿って排気ガス
が流れる際に排気ガスは各ベーン部34の第2の面34
bに衝突するが、第2の面34bは凸状の円弧面で形成
されているため、衝突した排気ガスが第2の面34bに
沿って外周スクロール部32へ流出することはない。こ
の結果、内周スクロール部31から外周スクロール部3
2への連通孔30aを介した排気ガスの流出が的確に防
止され、上記したエンジンの低速域において、所望の過
給圧を効率良く得ることができる。
In the present embodiment, the shape and the circumferential length of each vane portion 34 are determined as described above, so that the upstream vane portion 3 in each adjacent vane portion 34 is formed.
4 and the end of the downstream surface of the second surface 34b of the vane portion 34b on the outer peripheral scroll portion side of the communication hole 30a without being separated in the circumferential direction. The opening area on the peripheral scroll portion side is secured. Therefore, when the exhaust gas flows along the inner peripheral surface of the involute partition wall 30 in the inner peripheral scroll portion 31, the exhaust gas is prevented from flowing out to the outer peripheral scroll portion 32 through the communication hole 30 a due to centrifugal force. Is done. When the exhaust gas flows through the inner peripheral scroll portion 31 along the inner peripheral surface of the involute partition wall 30, the exhaust gas is applied to the second surface 34 of each vane portion 34.
However, since the second surface 34b is formed of a convex arc surface, the exhaust gas does not flow out to the outer peripheral scroll portion 32 along the second surface 34b. As a result, the inner scroll part 31 moves to the outer scroll part 3
Exhaust gas is prevented from flowing out through the communication hole 30a to the engine 2 properly, and a desired supercharging pressure can be efficiently obtained in the above-described low-speed range of the engine.

【0020】排気ガス量の多くなるエンジンの中速域以
降には、負圧式アクチュエータ42に図示しない負圧源
から負圧が供給されず、負圧式アクチュエータ42内の
図示しないスプリングの付勢力により流量制御弁40が
駆動軸42回りに揺動して開口33を開放する。このた
め、排気マニホルドから排気入口12aに流れ込んだ排
気ガスが内周スクロール部31へ流入すると共に、開口
33を通して外周スクロール部32へ流入する。外周ス
クロール部31へ流れ込んだ排気ガスは、インボリュー
ト区画壁30の連通孔30aを介して内周スクロール部
31へタービンロータ13の回転中心側へ向けて流入し
て内周スクロール部31へ流入する排気ガスと再合流
し、内周スクロール部31内の排気ガスのタービンロー
タ13の接線方向の流れをタービンロータ13の回転中
心側への流れに変えると共にタービンロータ13に当た
る排気ガスの流速が低下する。この結果、排気ガスがタ
ービンロータ13のブレードに流入角度の小さい状態で
当たるようになり、タービンロータ13を回転させる効
率が低下し、タービンロータ13の回転上昇が抑制され
て過給圧が一定に保たれる。
After the middle speed range of the engine where the amount of exhaust gas increases, the negative pressure is not supplied from the negative pressure source (not shown) to the negative pressure type actuator 42, and the flow rate is increased by the urging force of the spring (not shown) in the negative pressure type actuator 42. The control valve 40 swings around the drive shaft 42 to open the opening 33. Therefore, the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the exhaust inlet 12 a flows into the inner peripheral scroll part 31 and also flows into the outer peripheral scroll part 32 through the opening 33. The exhaust gas flowing into the outer scroll portion 31 flows into the inner scroll portion 31 through the communication hole 30 a of the involute partition wall 30 toward the rotation center side of the turbine rotor 13, and the exhaust gas flows into the inner scroll portion 31. The gas rejoins with the gas and changes the flow of the exhaust gas in the inner peripheral scroll portion 31 in the tangential direction of the turbine rotor 13 to the flow toward the rotation center of the turbine rotor 13, and the flow velocity of the exhaust gas impinging on the turbine rotor 13 decreases. As a result, the exhaust gas hits the blades of the turbine rotor 13 at a small inflow angle, the efficiency of rotating the turbine rotor 13 is reduced, the rotation of the turbine rotor 13 is suppressed from rising, and the supercharging pressure is kept constant. Will be kept.

【0021】このとき、上記したように内周スクロール
部31から外周スクロール部32への排気ガスが連通孔
30aを介して流出することがないので、外周スクロー
ル部32へ流入した排気ガスは、流れを乱されることな
く連通孔30aを介して内周スクロール部31へスムー
ズに流入する。また、本実施形態においては、上記した
ように、隣合う各ベーン部34において上流側のベーン
部34の第1の面34aの内周スクロール部側端部と下
流側のベーン部34の第2の面34bの外周スクロール
部側端部とが周方向に離間することなく、連通孔30a
の内周スクロール部側開口面積が確保されることから、
連通孔30aの断面積(通路面積)を大きくすることが
でき、外周スクロール部32へ流入した排気ガスは連通
孔30aを介して内周スクロール部31へ抵抗なくスム
ーズに流入する。このため、内周スクロール部31内の
排気ガスのタービンロータ13の接線方向の流れをター
ビンロータ13の回転中心側への流れに確実に変えるこ
とができると共に、排気入口12aでの圧力上昇(エン
ジンの背圧上昇)を防止でき、燃費低減を図ることがで
きる。
At this time, since the exhaust gas from the inner scroll portion 31 to the outer scroll portion 32 does not flow out through the communication hole 30a as described above, the exhaust gas flowing into the outer scroll portion 32 flows Flows smoothly into the inner peripheral scroll portion 31 through the communication hole 30a without being disturbed. Further, in the present embodiment, as described above, in each of the adjacent vanes 34, the end of the first surface 34 a of the upstream vane 34 on the inner circumferential scroll portion side and the second end of the downstream vane portion 34. The surface of the surface 34b is not separated from the end on the outer peripheral scroll portion side in the circumferential direction, and the communication hole 30a
Because the inner peripheral scroll part side opening area of is secured,
The cross-sectional area (passage area) of the communication hole 30a can be increased, and the exhaust gas flowing into the outer scroll portion 32 smoothly flows into the inner scroll portion 31 through the communication hole 30a without resistance. Therefore, the flow of the exhaust gas in the inner peripheral scroll portion 31 in the tangential direction of the turbine rotor 13 can be reliably changed to the flow toward the rotation center side of the turbine rotor 13, and the pressure rise at the exhaust inlet 12a (engine Back pressure increase), and fuel efficiency can be reduced.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上の如く、請求項1に記載の発明によ
れば、内周スクロール部内を区画壁の内周面に沿って排
気ガスが流れる際に、遠心力により連通路を介して排気
ガスが外周スクロール部へ流出することが的確に防止す
ることができる。これにより、開閉手段によって内周ス
クロール部へのみに排気ガスが流入されるエンジンの低
速域において、所望の過給圧を効率良く得ることができ
ると共に、開閉手段により内周及び外周スクロール部へ
排気ガスが流入されるエンジンの中速域以降において、
連通路を介して内周スクロール部から外周スクロール部
へ流出する排気ガスによる外周スクロール部内の排気ガ
スの流れが乱されることなくスムーズに保たれ、エンジ
ンの背圧が低減して燃費低減を図ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, when the exhaust gas flows along the inner peripheral surface of the partition wall in the inner peripheral scroll portion, the exhaust gas is exhausted through the communication passage by centrifugal force. It is possible to accurately prevent the gas from flowing out to the outer scroll portion. This makes it possible to efficiently obtain a desired supercharging pressure in a low-speed range of the engine in which the exhaust gas flows only into the inner peripheral scroll portion by the opening / closing means, and to exhaust air to the inner peripheral and outer peripheral scroll portions by the opening / closing device. After the middle speed range of the engine into which gas flows,
Exhaust gas flowing from the inner scroll portion to the outer scroll portion through the communication passage is smoothly maintained without disturbing the flow of the exhaust gas in the outer scroll portion, and the back pressure of the engine is reduced to reduce fuel consumption. be able to.

【0023】また、請求項2の発明によれば、内周スク
ロール部内を区画壁の内周面に沿って排気ガスが流れる
際に、各ベーン部の第2の面に衝突した排気ガスが第2
の面に沿って外周スクロール部へ流出することを防止す
ることができ、エンジンの運転状態に応じた所望の過給
圧をより確実に得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, when the exhaust gas flows along the inner peripheral surface of the partition wall in the inner peripheral scroll portion, the exhaust gas that collides with the second surface of each vane portion is discharged. 2
And it can be prevented from flowing out to the outer peripheral scroll portion along the surface, and a desired supercharging pressure according to the operating state of the engine can be more reliably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従った可変容量ターボチャージャの一
実施形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a variable capacity turbocharger according to the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ベアリングハウジング 11 第1タービンハウジング(タービンハウジング) 12 第2タービンハウジング(タービンハウジング) 12a 排気入口 12b 排気出口 13 タービンロータ 18 コンプレッサハウジング 19 コンプレッサロータ 20 シャフト 30 インボリュート区画壁(区画壁) 30a 連通孔(連通路) 31 内周スクロール部 32 外周スクロール部 33 開口 34 ベーン部 34a 第1の面 34b 第2の面 40 流量制御弁(開閉手段) Reference Signs List 10 bearing housing 11 first turbine housing (turbine housing) 12 second turbine housing (turbine housing) 12a exhaust inlet 12b exhaust outlet 13 turbine rotor 18 compressor housing 19 compressor rotor 20 shaft 30 involute partition wall (partition wall) 30a communication hole ( (Communication passage) 31 inner peripheral scroll part 32 outer peripheral scroll part 33 opening 34 vane part 34a first surface 34b second surface 40 flow control valve (opening / closing means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 慎司 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 Fターム(参考) 3G005 EA04 EA14 FA05 FA37 FA45 GA03 GA07 GB02 GB09 GB87 GC05 GD17 3G071 AA02 AB06 BA00 BA07 DA01 EA00 FA02 HA03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Kono 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in Aisin Seiki Co., Ltd. 3G005 EA04 EA14 FA05 FA37 FA45 GA03 GA07 GB02 GB09 GB87 GC05 GD17 3G071 AA02 AB06 BA00 BA07 DA01 EA00 FA02 HA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シャフトと、該シャフトの一端に固定さ
れるタービンロータと、該タービンロータを収容すると
共に排気入口、排気出口及び前記排気入口と前記排気出
口とを前記タービンロータを介して連通し、その断面積
が漸次減少するスクロール部を有するタービンハウジン
グと、前記シャフトの他端に固定され、コンプレッサハ
ウジング内に収容されたコンプレッサロータと、前記ス
クロール部を径方向に内周スクロール部と外周スクロー
ル部とに分割する区画壁と、該区画壁に所定の周方向間
隔で複数個設けられ前記内周スクロール部と前記外周ス
クロール部間を連通する連通路と、少なくとも前記排気
入口と前記外周スクロール部間の連通を開閉可能な開閉
手段とを備えてなる可変容量ターボチャージャにおい
て、 互いに隣合う前記連通路間に形成される前記区画壁の各
ベーン部が、前記区画壁の内周面のほぼ接線方向に延び
る下流側の第1の面と該第1の面と略平行に延びる上流
側の第2の面とを有するように前記連通路を設けると共
に、前記各ベーン部の周方向長さを、その内周スクロー
ル部側端部とその外周スクロール部側端部とを結ぶ直線
に対して前記内周スクロール部側端部を通る法線が下流
側に隣設される前記ベーン部と交差する長さとしたこと
を特徴とする可変容量ターボチャージャ。
1. A shaft, a turbine rotor fixed to one end of the shaft, an exhaust inlet, an exhaust outlet, and a communication between the exhaust inlet and the exhaust outlet via the turbine rotor while accommodating the turbine rotor. A turbine housing having a scroll portion whose cross-sectional area gradually decreases; a compressor rotor fixed to the other end of the shaft and housed in a compressor housing; and a radially inner scroll portion and an outer scroll scrolling the scroll portion. Partition wall, a plurality of communication passages provided on the partition wall at predetermined circumferential intervals and communicating between the inner scroll portion and the outer scroll portion, at least the exhaust inlet and the outer scroll portion A variable capacity turbocharger comprising opening and closing means capable of opening and closing communication between Each vane portion of the partition wall formed between the communication passages has a downstream first surface that extends substantially in a tangential direction of an inner peripheral surface of the partition wall and an upstream side surface that extends substantially parallel to the first surface. The communication path is provided so as to have the second surface, and the circumferential length of each of the vanes is set with respect to a straight line connecting the inner scroll side end and the outer scroll side end. A variable-capacity turbocharger, wherein a length of a normal passing through an end of the inner peripheral scroll portion side intersects the vane portion provided adjacently on the downstream side.
【請求項2】 前記各ベーン部の前記第1の面及び前記
第2の面を夫々凸状の円弧面としたことを特徴とする請
求項1に記載の可変容量ターボチャージャ。
2. The variable-capacity turbocharger according to claim 1, wherein the first surface and the second surface of each vane portion are each a convex arc surface.
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