CN102203396A

CN102203396A - 涡轮增压器

Info

Publication number: CN102203396A
Application number: CN2009801432404A
Authority: CN
Inventors: 长尾健一; 森田功; 海野圣子; 小野博基
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP5035426B2; EP2351920A4; US20110206500A1; CN102203396B; US8807926B2; EP2351920B1; WO2010052911A1; EP2351920A1; JPWO2010052911A1

Abstract

一种涡轮增压器，是具备支撑涡轮转子能够旋转的轴承壳体、形成有对上述涡轮转子供给废气的涡旋流路的涡轮壳体、和改变从上述涡旋流路内向上述涡轮转子侧供给的上述废气的流速及流动角度的排气喷嘴的可变容量型的涡轮增压器，上述排气喷嘴具备形成上述废气的流路的一对排气导入壁、和配置在上述一对排气导入壁之间、可转动地支撑在上述涡轮转子的周围的多个喷嘴翼；上述喷嘴翼具有对置于上述涡旋流路的高压侧壁面，设置成与上述高压侧壁面的上述涡轮壳体侧相比、上述轴承壳体侧更接近于上述涡轮转子，在上述涡轮转子旋转时，上述喷嘴翼向上述涡轮壳体侧移动，以使上述一对排气导入壁中设在上述涡轮壳体侧的排气导入壁与上述喷嘴翼之间的间隙变窄，或者上述喷嘴翼推压上述涡轮壳体侧的排气导入壁。

Description

涡轮增压器

技术领域

本发明涉及涡轮增压器。

本申请要求2008年11月5日在日本提出的特愿2008－284140号申请的优先权，其内容援引于此。

背景技术

以往，已知有具备支撑涡轮转子能够旋转的轴承壳体、形成有对涡轮转子供给废气的涡旋流路的涡轮壳体、使从涡旋流路内对涡轮转子侧供给的废气的流速及流动角度可变的排气喷嘴的可变容量型的涡轮增压器（例如，参照专利文献1）。

专利文献1的可变容量型的涡轮增压器的排气喷嘴在螺旋室（涡旋流路）与叶轮（涡轮转子）之间的一对平行壁（排气导入壁）上具备可动的喷嘴叶片（喷嘴翼）。并且，将面对排气导入壁的喷嘴翼的两端部形成得比中央部厚，将其两端部的端面平行于排气导入壁而形成。

由此，能够增大面对排气导入壁的喷嘴翼的两端面的厚度方向的尺寸，能够得到充分的密封长度，并且能够抑制间隙流动。通过防止间隙流动，能够抑制涡轮效率的下降。

专利文献1：特开平11－229815号公报

专利文献2：美国专利申请公开公报US2005/0220616A1

专利文献3：特开2000－18004号公报

专利文献4：特开2002－147246号公报

专利文献5：特开2003－301726号公报

专利文献6：特开平11－257011号公报

非专利文献1 ：Rajoo, S. and Martinez－Botas, R. F. , 2008. “LEAN AND STRAIGHT NOZZLE VANES IN A VARIABLE GEOMETRY TURBINE: A STEADY AND PULSATING FLOW INVESTIGATION” Proc. of ASME Turbo Expo, 2008, paper GT2008－50828

但是，在专利文献1的涡轮增压器中，有不能通过喷嘴翼从废气受到的压力控制相对于一对排气导入壁的喷嘴翼的涡轮转子轴方向位置的问题。

在专利文献1中，在喷嘴翼没有移动到某一个排气导入壁侧的情况下，能够提高喷嘴翼与双方的排气导入壁之间的密封性。由此，能够发挥可防止涡轮效率的下降的良好的效果。

但是，有喷嘴翼接近于轴承壳体侧的排气导入壁而移动、与涡轮壳体侧的排气导入壁之间的间隙变大的情况。与在轴承壳体侧的间隙中通过的废气流入到涡轮转子中发生的损失相比，通过涡轮壳体侧的间隙的废气流入到涡轮转子侧而发生的损失相对较大，后者的情况与前者相比涡轮效率下降。

此外，在专利文献1中，使喷嘴翼弯曲为R状，将两端部形成为厚壁。并且，通过将喷嘴翼做成向低压侧凸出的形状，使低压侧压力与高压侧压力的压力差减小，能够使基于压力差的喷嘴翼与排气导入壁的间隙的流动减少。

但是，在这样使喷嘴翼为凸形状的情况下，喷嘴翼也被配置在相对于设在轴承壳体侧的排气导入壁相对接近的位置上，有与设在涡轮壳体侧的排气导入壁之间的间隙变大的情况。在此情况下，如上所述，与在轴承壳体侧的间隙中通过的废气流入到涡轮转子中而发生的损失相比，通过涡轮壳体侧的间隙的废气流入到涡轮转子侧而发生的损失相对更大，后者的情况下比前者涡轮效率下降。由此，涡轮效率下降。

发明内容

所以，本发明的目的是提供一种能够控制喷嘴翼移动的方向、能够提高涡轮效率的涡轮增压器。

为了解决上述问题，本发明的涡轮增压器是具备支撑涡轮转子能够旋转的轴承壳体、形成有对上述涡轮转子供给废气的涡旋流路的涡轮壳体、和使从上述涡旋流路内向上述涡轮转子侧供给的上述废气的流速及流动角度可变的排气喷嘴的可变容量型的涡轮增压器，其中，上述排气喷嘴具备形成上述废气的流路的一对排气导入壁、和配置在上述一对排气导入壁之间、可转动地支撑在上述涡轮转子的周围的多个喷嘴翼；上述喷嘴翼具有对置于上述涡旋流路的高压侧壁面，设置成与上述高压侧壁面的上述涡轮壳体侧相比、上述轴承壳体侧更接近于上述涡轮转子，在上述涡轮转子旋转时，上述喷嘴翼向上述涡轮壳体侧移动，以使上述一对排气导入壁中设在上述涡轮壳体侧的排气导入壁与上述喷嘴翼之间的间隙变窄，或者上述喷嘴翼推压上述涡轮壳体侧的排气导入壁。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，（使上述喷嘴翼要向上述涡轮壳体侧移动的推力）/（上述喷嘴翼的压力面侧的投影面积）是0.02［N/mm²］以上且0.05［N/mm²］以下。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，喷嘴流路长度比L/Wth（L是喷嘴流路的长度，Wth是喷嘴流路的出口宽度）的轮毂－护罩平均值比1.5大。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，喷嘴缩径比Win/Wth（Win是喷嘴流路的入口宽度，Wth是喷嘴流路的出口宽度）的轮毂-护罩平均值比1.95小。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，上述喷嘴翼的后缘积叠线与上述涡轮转子的轴是平行的。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，上述喷嘴翼的上述废气的下游侧的后缘相对于上述涡轮转子的轴的倾斜角、与上述涡轮转子的叶片的前缘相对于上述涡轮转子的轴的倾斜角不同。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，上述排气喷嘴具备支撑上述喷嘴翼的支撑轴；在上述一对排气导入壁的至少一个上，设有轴支撑上述支撑轴的支撑孔；上述支撑轴经由向上述支撑轴的径向外侧伸出的凸缘部固定在上述喷嘴翼上。

此外，在本发明的涡轮增压器中，优选的是，上述喷嘴翼的上述高压侧壁面是曲面。

在本发明的涡轮增压器中，喷嘴翼设置成与喷嘴翼的高压侧壁面的涡轮壳体侧相比、轴承壳体侧更接近于涡轮转子。

在涡轮增压器动作时，对涡旋流路供给废气，通过涡轮转子的旋转使废气通过排气喷嘴的一对排气导入壁之间。此时，在喷嘴翼的高压侧壁面上，废气的压力与高压侧壁面垂直地作用。

因次，在喷嘴翼上，作用使喷嘴翼向涡轮壳体侧移动、或将喷嘴翼推压在涡轮壳体侧的排气导入壁上的方向的分力。由此，喷嘴翼与设在涡轮壳体侧的排气导入壁之间的间隙变小，涡轮效率提高。

因而，根据本发明的涡轮增压器，能够控制喷嘴翼移动的方向，提高涡轮效率。

附图说明

图1是本发明的实施方式的涡轮增压器的部分放大剖视图；

图2A是沿着图1的A－A线的排气喷嘴的向视剖视图；

图2B是沿着图2A的B－B′线的向视剖视图；

图3A是涡轮转子的立体图；

图3B是涡轮转子及喷嘴翼的立体图；

图4A是本发明的实施方式的变形例的相当于图2B的向视剖视图；

图4B是本发明的实施方式的变形例的相当于图2B的向视剖视图；

图4C是本发明的实施方式的变形例的相当于图2B的向视剖视图；

图4D是本发明的实施方式的变形例的相当于图2B的向视剖视图；

图5是本发明的变形例的涡轮转子及喷嘴翼的立体图；

图6是表示将图2A所示的喷嘴翼用垂直于涡轮转子的轴2a的平面切断的一部分截面的图；

图7是表示对本发明的变形例的使用条件考察的结果的曲线图；

图8是表示对本发明的变形例的使用条件考察的结果的曲线图；

图9是表示对本发明的变形例的使用条件考察的结果的曲线图；

图10是本发明的变形例的涡轮转子及喷嘴翼的立体图。

附图标记说明：

1：涡轮增压器；

2：涡轮转子；

2a：轴；

2b：叶片；

2c：前缘；

3：轴承壳体；

5：涡轮壳体；

5a：涡旋流路；

8：排气喷嘴；

9a、9b：支撑轴；

10：喷嘴翼；

10a：后缘；

10p：高压侧壁面；

11a、11b：支撑孔；

12a、12b：排气导入壁；

14a、14b：凸缘部；

32：喷嘴流路；

101：喷嘴翼；

101p：高压侧壁面；

102：喷嘴翼；

102p：高压侧壁面；

103：喷嘴翼；

103p：高压侧壁面；

104：喷嘴翼；

104p：高压侧壁面；

105：喷嘴翼；

θ：倾斜角；

γ：倾斜角；

S：后缘积叠线。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本实施方式的涡轮增压器例如是能够基于伴随着汽车的发动机的转速的增减的气体流量的增减调节对涡轮转子供给的废气的流速及流动角度的可变容量型的涡轮增压器。另外，在以下的各附图中，为了使各部件为在附图中可识别的程度的大小，所以按照部件而适当变更了比例尺。

图1是本实施方式的涡轮增压器的剖视图的部分放大图。

如图1所示，本实施方式的涡轮增压器1具备支撑涡轮转子2能够旋转的轴承壳体3。在轴承壳体3的一侧（图示上侧），通过多个螺栓4一体地安装有涡轮壳体5。此外，在轴承壳体3的与涡轮壳体5相反侧（图示下侧），通过多个螺栓一体地安装有压缩机壳体（图示略）。

涡轮壳体5具备对涡轮转子2供给废气的涡旋流路5a、和调节从涡旋流路5a内向涡轮转子2侧供给的废气的流速及流动角度的排气喷嘴8。

在涡旋流路5a中，设有连接在例如发动机的气缸等上的废气取入口（图示略）。

排气喷嘴8具备形成废气的流路的第1排气导入壁12a和第2排气导入壁12b。

第1排气导入壁12a以环状形成在涡轮转子2的周围，配置在涡轮壳体5侧。

第2排气导入壁12b同样以环状形成在涡轮转子2的周围，对置于第1排气导入壁12a而配置在轴承壳体3侧。

第1排气导入壁12a和第2排气导入壁12b通过连结销8a一体地连结。

此外，排气喷嘴8具备配置在第1排气导入壁12a与第2排气导入壁12b之间的多个喷嘴翼10。

喷嘴翼10均匀地配置在涡轮转子2的周围，由与涡轮转子2的轴2a大致平行地设置的支撑轴9a、9b支撑而能够转动。

支撑轴9a、9b分别固定在喷嘴翼10的对置于第1排气导入壁12a的端部和对置于第2排气导入壁12b的端部上，与喷嘴翼10一体地设置。

在第1排气导入壁12a及第2排气导入壁12b上，形成有支撑支撑轴9a、9b能够转动的支撑孔11a、11b。

支撑轴9b连结在将致动器（未图示）的动力传递给支撑轴9b而使其转动的连杆机构20上。

图2A是沿着图1的A－A线的排气喷嘴8的向视剖视图。图2B是沿着图2A的B－B′线的喷嘴翼10附近的剖视图。另外，在图2A、图2B中，省略了连结销8a的图示。

如图2A所示，喷嘴翼10在平面视图中形成为后缘10a的厚度较薄、前缘10b的厚度较厚的流线型的翼状的形状。喷嘴翼10的后缘10a设在比支撑轴9a、9b靠废气的下游侧，前缘10b设在比支撑轴9a、9b靠废气的上游侧。并且，后缘10a设置成比前缘10b更接近于涡轮转子2。此外，后缘10a设置成位于比前缘10b更靠涡轮转子2的旋转方向R的前方侧。

如图1所示，排气喷嘴8的外侧的涡旋流路5a侧为废气的高压侧PS，排气喷嘴8的内侧的涡轮转子2侧为废气的低压侧SS。

因此，如图2A所示，喷嘴翼10的与涡轮转子2相反侧为废气的高压侧PS，喷嘴翼10的涡轮转子2侧为废气的低压侧SS。

喷嘴翼10在对置于涡旋流路5a的高压侧PS具有高压侧壁面10p，在对置于涡轮转子2的低压侧SS具有低压侧壁面10s。

如图2B所示，喷嘴翼10相对于支撑轴9a、9b及涡轮转子2的轴2a以倾斜角θ的斜度倾斜设置。由此，喷嘴翼10的高压侧壁面10p相对于支撑轴9a、9b及涡轮转子2的轴2a倾斜地设置。并且，高压侧壁面10p的第1排气导入壁12a侧比高压侧壁面10p的第2排气导入壁12b侧更向高压侧PS突出。

即，喷嘴翼10的高压侧壁面10p如图1所示，相对于支撑轴9a、9b及涡轮转子2的轴2a倾斜设置，以使轴承壳体3侧比涡轮壳体5侧更接近于涡轮转子2。

如图2B所示，支撑轴9a、9b在喷嘴翼10侧的端部具备向支撑轴9a、9b的径向外侧伸出的凸缘部14a、14b。支撑轴9a、9b分别经由凸缘部14a、14b固定在对置于第1排气导入壁12a及第2排气导入壁12b的喷嘴翼10的各个端部10c、10d上。

图3A是本实施方式的涡轮增压器1的涡轮转子2的立体图，图3B是表示涡轮转子2和喷嘴翼10的立体图。另外，在图3B中，为了表示涡轮转子2与喷嘴翼10的关系，将其他部分省略表示。

如图3A所示，在涡轮转子2上，设有接受废气的压力而使涡轮转子2旋转的多个叶片2b。叶片2b的前缘2c相对于涡轮转子2的轴2a以倾斜角γ的斜度倾斜设置。

如图3B所示，喷嘴翼10的后缘10a相对于涡轮转子2的轴2a以倾斜角θ的斜度倾斜设置。即，喷嘴翼10的废气的下游侧的后缘10a相对于轴2a的倾斜角θ与涡轮转子2的叶片2b的前缘2c相对于轴2a的倾斜角γ不同。

通过以上的结构，图1所示的本实施方式的涡轮增压器1将例如从发动机的气缸排出的废气取入到涡轮壳体5的涡旋流路5a中，经由排气喷嘴8向涡轮转子2供给。由此，涡轮转子2的叶片2b接受废气，涡轮转子2旋转，轴2a旋转，压缩机转子旋转。

被从空气取入口取入、通过压缩机转子的旋转而被压缩的空气在通过扩散器流路的过程中将动压能量变换为静压，供给到压缩机涡旋流路中。并且，压缩机涡旋流路内的升压的空气被从空气排出口向例如发动机的气缸供给。

这里，本实施方式的涡轮增压器1具备基于伴随着例如发动机的转速等的气体流量的增减、调节对涡轮转子2供给的废气的流速及流动角度的排气喷嘴8。在通过排气喷嘴8调节废气的压力时，首先通过致动器等的动力源驱动连杆机构20，使喷嘴翼的支撑轴9b旋转。于是，多个喷嘴翼10以各自的支撑轴9b为中心同步转动。

此时，能够调节使喷嘴翼10旋转的角度、调节排气喷嘴8的开度、调节对涡轮转子2供给的废气的流速及流动角度。

通过排气喷嘴8的第1排气导入壁12a与第2排气导入壁12b之间的废气在调节了流速及流动角度的状态下沿着涡轮转子2的叶片2b流动，使涡轮转子2向图2A所示的旋转方向R旋转。

接着，对该实施方式的作用进行说明。

本实施方式的涡轮增压器1如图1、图2A及图2B所示，设在废气的高压侧PS的喷嘴翼10的高压侧壁面10p相对于涡轮转子2的轴2a以倾斜角θ的斜度倾斜设置。高压侧壁面10p倾斜成第2排气导入壁12b侧（轴承壳体3侧）比高压侧壁面10p的第1排气导入壁12a侧（涡轮壳体5侧）更接近于涡轮转子2。

从涡旋流路5a内流入到排气喷嘴8的第1排气导入壁12a及第2排气导入壁12b之间的流路中的废气的压力P对于该倾斜的高压侧壁面10p垂直地作用。另一方面，废气的压力P’也对于喷嘴翼10的低压侧壁面10s垂直地作用。此时P>P’。

因此，在喷嘴翼10上，与支撑轴9a、9b垂直地作用有从高压侧PS朝向低压侧SS的方向的分力（P－P’）cosθ、和与支撑轴9a、9b平行地朝向第1排气导入壁12a的方向的分力（P－P’）sinθ。

喷嘴翼10因轴支撑支撑轴9a、9b的支撑孔11a、11b而限制了向与支撑轴9a、9b垂直的方向的移动。但是，如图2B所示，在喷嘴翼10与第1排气导入壁12a之间设有间隙S1，在喷嘴翼10与第2排气导入壁12b之间设有间隙S2。因此，喷嘴翼10设计成向与支撑轴9a、9b平行的方向能够在间隙S1及间隙S2的范围内自由地移动。

因而，即使废气的压力P垂直地作用在高压侧壁面10p上、在喷嘴翼10上在与支撑轴9a、9b垂直的方向上作用分力Pcosθ，喷嘴翼10也几乎不向垂直于支撑轴9a、9b的方向移动。

但是，如果废气的压力P垂直地作用在高压侧壁面10p上、在喷嘴翼10上作用与支撑轴9a、9b平行的分力Psinθ，则喷嘴翼10与支撑轴9a、9b平行地向第1排气导入壁12a侧移动。

另外，根据涡轮转子旋转前的喷嘴翼的位置，也有上述间隙S1是零、仅存在间隙S2的情况。在此情况下，通过作用在上述的喷嘴翼上的与支撑轴9a、9b平行的分力（P－P’）sinθ，喷嘴翼10将排气导入壁12a向与支撑轴9a、9b平行的方向推压。

如果喷嘴翼10向第1排气导入壁12a侧移动，则喷嘴翼的第1排气导入壁12a侧的端面与第1排气导入壁12a的间隙S1变小。如果间隙S1变小，则对通过间隙S1的废气的阻力增加。如果对通过间隙S1的废气的阻力增加，则通过间隙S1的废气的流量减少。如果通过间隙S1的废气的流量减少，则通过相邻的喷嘴翼10的高压侧壁面10p与低压侧壁面10s之间的废气的流量、与通过间隙S2的废气的流量的总和相对增加。

这里，如图1、图2A及图2B所示，从作为废气的高压侧PS的涡旋流路5a内向作为废气的低压侧SS的涡轮转子2供给的废气在通过排气喷嘴8的相邻的喷嘴翼10的高压侧壁面10p与低压侧壁面10s之间（后述的喷嘴流路32）时，被调节为对应于排气喷嘴8的开度的流速及流动角度，使涡轮转子2向旋转方向R旋转。

但是，通过喷嘴翼10与第1排气导入壁12a及第2排气导入壁12b的间隙S1及S2的废气与通过喷嘴翼10的高压侧壁面10p与低压侧壁面10s之间（后述的喷嘴流路32）的废气相比，向涡轮转子2的旋转的贡献较小。这里，如果喷嘴翼10在与上述支撑轴9a、9b平行的分力（P－P’）sinθ作用下向上述第1排气导入壁移动，则上述间隙S1变小，另一方面，上述间隙S2变大，使上述涡轮转子2旋转的效率显著下降。

但是，与通过因喷嘴翼10向上述第1排气导入壁移动而增大的上述间隙S2的流动带来的使上述涡轮转子2旋转的效率的下降相比，通过因喷嘴翼10向上述第1排气导入壁移动而减小的上述间隙S1的流动减少带来的使上述涡轮转子2旋转的效率的提高更大。因而，作为结果，通过喷嘴翼10向上述第1排气导入壁移动，能够使涡轮增压器1的涡轮效率提高。

此外，本实施方式的涡轮增压器1如图3A及图3B所示，喷嘴翼10的废气的下游侧的后缘10a的端缘的倾斜角θ、与涡轮转子2的叶片2b的前缘2c相对于轴2a的倾斜角γ不同。

根据设计规格，如果喷嘴翼10的后缘10a的端缘的倾斜角θ与涡轮转子2的叶片2b的前缘2c相对于轴2a的倾斜角γ相等，则在喷嘴翼10的下游发生的后流同时流入到涡轮转子2的叶片2b的前缘2c。于是，存在向涡轮转子2的激振力变大，有可能因共振而涡轮转子2或涡轮壳体5等损伤的情况。因此，以往需要使涡轮转子2的叶片2b的前缘2c相对于涡轮转子2的轴2a倾斜。

但是，在本实施方式的涡轮增压器1中，使喷嘴翼10相对于涡轮转子2的轴倾斜。因此，即使不使涡轮转子2的叶片2b的前缘2c倾斜，也能够使前缘2c的倾斜角γ与喷嘴翼10的后缘10a的端缘的倾斜角θ不同。在这样使倾斜角γ与倾斜角θ不同的情况下，可以将倾斜角θ及倾斜角γ分别设定为任意的角度。

因而，根据本实施方式的涡轮增压器1，通过使涡轮转子2的前缘2c相对于轴2a的倾斜角γ与喷嘴翼10的倾斜角θ不同，能够减小向涡轮转子2的激振力、避免因共振而造成损伤。此外，由于能够使喷嘴翼10的倾斜角θ变化，所以涡轮转子2的前缘2c相对于轴2a的倾斜角γ的设计的自由度增加。

此外，本实施方式的涡轮增压器1如图2B所示，排气喷嘴8具备支撑喷嘴翼10的支撑轴9a、9b。并且，在对置的一对第1排气导入壁12a及第2排气导入壁12b上，分别设有轴支撑支撑轴9a、9b的支撑孔11a、11b。此外，支撑轴9b、9b经由向支撑轴9a、9b的径向外侧伸出的凸缘部14a、14b固定在喷嘴翼10上。

因此，在使喷嘴翼10相对于支撑轴9a、9b倾斜设置的情况下，也能够分别将支撑轴9a、9b固定在喷嘴翼10的端部10c、10d上。并且，通过由支撑孔11a、11b轴支撑支撑轴9a、9b而支撑喷嘴翼10双方的端部10c、10d，能够防止喷嘴翼10摆动。由此，能够防止喷嘴翼10咬入或固接到第1排气导入壁12a或第2排气导入壁12b上。

如以上说明，根据本实施方式的涡轮增压器1，能够将喷嘴翼10移动的方向控制为第1排气导入壁12a的方向，能够使喷嘴翼10与第1排气导入壁12a的间隙S1相对地比与第2排气导入壁12b的间隙S2小，能够使涡轮效率提高。

接着，对于本实施方式的涡轮增压器1的变形例，援用图1～图3B、使用图4A～图4D进行说明。在以下的变形例中，喷嘴翼10的形状及与支撑轴9a、9b的连接方法等与在上述实施方式中说明的涡轮增压器1不同。其他方面与上述实施方式是同样的，所以对相同的部分赋予相同的附图标记而省略说明。

（第1变形例）

图4A是表示在上述实施方式中说明的涡轮增压器1的第1变形例的对应于图2B的剖视图。

如图4A所示，在本变形例中，喷嘴翼101的高压侧壁面101p及低压侧壁面101s为曲面。高压侧壁面101p倾斜地设置成越接近于第1排气导入壁12a、相对于支撑轴9a、9b的倾斜角越大、并且高压侧壁面101p越远离涡轮转子2。

根据这样的结构，不仅能够得到与上述实施方式同样的效果，而且能够通过高压侧壁面101p的曲面的形状调节作用在喷嘴翼101上的压力P的平行于支撑轴9a、9b的方向的分力的大小。

（第2变形例）

图4B是表示在上述实施方式中说明的涡轮增压器1的第2变形例的对应于图2B的剖视图。

如图4B所示，在本变形例中，与第1变形例同样，喷嘴翼102的高压侧壁面102p及低压侧壁面102s为曲面。高压侧壁面102p倾斜地设置成越接近于第2排气导入壁12b、相对于支撑轴9a、9b的倾斜角越大、并且高压侧壁面102p越接近于涡轮转子2。

根据这样的结构，不仅能够得到与上述实施方式同样的效果，而且能够通过高压侧壁面102p的曲面的形状调节作用在喷嘴翼102上的压力P的平行于支撑轴9a、9b的方向的分力的大小。

（第3变形例）

图4C是表示在上述实施方式中说明的涡轮增压器1的第3变形例的对应于图2B的剖视图。

如图4C所示，在本变形例中，没有设置凸缘部14a、14b，直接固定在喷嘴翼103的高压侧壁面103p及低压侧壁面103s上。

根据这样的结构，即使是没有设置凸缘部14a、14b的情况，也能够与上述实施方式同样使喷嘴翼103向第1排气导入壁12a侧移动。并且，能够使通过间隙S1的废气减少、使涡轮效率提高。

（第4变形例）

图4D是表示在上述实施方式中说明的涡轮增压器1的第4变形例的对应于图2B的剖视图。

如图4D所示，在本变形例中，没有设置凸缘部14a、14b，仅喷嘴翼104的高压侧壁面104p倾斜地设置。喷嘴翼104的低压侧壁面104s与支撑轴9a、9b大致平行地设置。

根据这样的结构，与上述实施方式同样，能够使喷嘴翼104向第1排气导入壁12a侧移动。并且，能够使通过间隙S1的废气减少、使涡轮效率提高。

另外，本发明并不限定于上述实施方式及其变形例，在不脱离本发明宗旨的范围内能够进行各种变形而实施。例如，也可以将支撑轴仅设在喷嘴翼的对置于第2排气导入壁的端部上、将喷嘴翼以悬臂状支撑。此外，在将连杆机构设在排气喷嘴的涡轮壳体侧的情况下，也可以仅将支撑轴设在喷嘴翼的对置于第1排气导入壁的端部上、将喷嘴翼以悬臂状支撑。

进而，本发明也可以通过以下这样的变形例实施。

将图2A及图3B所示的由喷嘴翼10的后缘10a形成的线称作后缘积叠线S。此时，如图5所示，喷嘴翼105的上述后缘积叠线S也可以与上述涡轮转子的上述轴2a平行（图3B中的上述喷嘴翼的上述废气的下游侧的后缘的相对于上述轴的倾斜角θ也可以是零）。将其作为条件1。

此外，对本发明的上述那样的实施方式及变形例的使用条件通过CFD解析进行模拟、考察的结果，得到了以下这样的结果。

图6是表示将图2A所示的喷嘴翼用垂直于涡轮转子的轴2a的平面切断的一部分的截面的图。将在喷嘴翼的轮毂侧（上述第2排气导入壁12b侧）端面和护罩侧（上述第1排气导入壁12a侧）端面上分别求出将图6的L（喷嘴流路32的长度）用Wth（喷嘴流路32的出口宽度）除的作为无因次量的喷嘴流路长度比L/Wth并平均后的喷嘴流路长度比L/Wth的轮毂-护罩平均值取为横轴。将具备本发明的实施方式的喷嘴翼的涡轮增压器的无因次效率取为纵轴。使用具有这些横轴和纵轴的曲线图，求出对应于喷嘴流路长度比L/Wth的轮毂-护罩平均值的无因次效率，得到了图7所示那样的曲线。由该曲线可知，在喷嘴流路长度比L/Wth的轮毂-护罩平均值比1.5大的情况下，由于无因次效率超过1，所以能够得到适当的结果。根据以上，喷嘴流路长度比L/Wth的轮毂-护罩平均值也可以比1.5大。将其作为条件2。

图8是将在喷嘴翼的轮毂侧（上述第2排气导入壁12b侧）端面和护罩侧（上述第1排气导入壁12a侧）端面上分别求出将图6的喷嘴流路32的喷嘴流路的入口宽度Win除以喷嘴流路的出口宽度Wth的喷嘴缩径比Win/Wth并平均的喷嘴缩径比Win/Wth的轮毂-护罩平均值取为横轴、在纵轴与图7同样取无因次效率的曲线图。使用具有这些横轴和纵轴的曲线图，求出对应于喷嘴缩径比Win/Wth的轮毂-护罩平均值的无因次效率，得到图8所示那样的曲线。由该曲线可知，在喷嘴缩径比Win/Wth的轮毂-护罩平均值比1.95小的情况下，由于无因次效率超过1，所以能够得到适当的结果。根据以上，喷嘴缩径比Win/Wth的轮毂-护罩平均值也可以比1.95小。将其作为条件3。

如表1所示，制作出由仅满足上述条件1～3的某1个的3个样本和满足全部条件的1个样本构成的合计4个样本A、B、C、D。例如，样本A是虽然不满足条件1、但满足条件2和条件3的样本。另外，在表1的条件1～3的显示栏中，○表示适合于条件，×表示不适合于条件。

[表1]

样本

条件1

条件2

条件3

曲线图中的标记

性能

评价

A

×

○

×

好

第4好

B

○

×

○

□

好

第3好

C

○

×

△

好

第2好

D

○

最好

第1好

使用这样的样本通过CFD解析求出涡轮效率，标绘到以下这样的曲线图上。即，在横轴中取将要使有关本发明的喷嘴翼向上述第1排气导入壁12a侧移动的推力用喷嘴翼的压力面侧的投影面积除的推力/压力面侧的投影面积［N/mm²］。此外，在纵轴中取将使用以往喷嘴的涡轮增压器的涡轮效率（ηc）用具备本发明的喷嘴翼的涡轮增压器的涡轮效率（η）除的效率比η/ηc，制作出曲线图9。使用具有这些横轴和纵轴的曲线图，求出相对于推力/压力面侧的投影面积的效率比，得到图9所示那样的结果。由此可知，在使用满足上述全部条件的样本D、推力/压力面侧的投影面积是0.02［N/mm²］以上且0.05［N/mm²］以下的情况下，能够得到最优的结果。根据以上，推力/压力面侧的投影面积也可以是0.02［N/mm²］以上且0.05［N/mm²］以下。另外，由本曲线图可知，条件C的情况为第2好，条件B的情况为第3好，条件A的情况为最差。另外，在上述推力/压力面侧的投影面积比0.02［N/mm²］小的情况下，要使喷嘴翼向上述第1排气导入壁12a侧移动的上述推力不能克服作用在喷嘴翼上的摩擦力而移动喷嘴翼，这是不想要的。此外，在上述推力/压力面侧的投影面积比0.05［N/mm²］大的情况下，即在喷嘴翼的涡轮转子相对于轴的倾斜过大的情况下，该过大的喷嘴翼的倾斜带来的动作流体（空气）的能量损失增大，结果涡轮增压器的涡轮效率下降，这是不想要的。这里，图9中的虚线意味着该虚线的上侧的区域发挥良好的性能。另外，该CFD解析基于在初始状态下喷嘴翼配置在流路（上述排气喷嘴8）中央、喷嘴翼与上述第1排气导入壁12a的间隙S1、和喷嘴翼与上述第2排气导入壁12b的间隙S2同样的情况下的条件进行。

进而，本发明通过以下这样的变形例也能够实施。

如图10所示，喷嘴翼10的前缘或后缘的积叠线S也可以相对于喷嘴翼的弦方向不是直角。另外，图10表示喷嘴翼10的后缘积叠线S相对于喷嘴翼的弦方向（图10的单点划线c）不是直角的情况。

即，在本变形例中，喷嘴翼10的前缘或后缘的积叠线S相对于喷嘴翼的弦方向不是直角，而使喷嘴翼10的轴承壳体侧的翼向上游侧偏移。由此，根据本变形例，即使是如图2B所示的本发明的喷嘴翼10那样将喷嘴翼10的轴承壳体侧接近于涡轮转子侧设置的情况，也能够更好地确保用来确保喷嘴翼10旋转而在全开的状态下得到的向涡轮转子供给的废气的容量（全开容量）的喉口面积。因而，在本发明的涡轮增压器中能够适当地使用。

根据本发明的涡轮增压器，能够控制喷嘴翼移动的方向，能够使涡轮效率提高。

Claims

1. 一种涡轮增压器，是具备支撑涡轮转子能够旋转的轴承壳体，形成有对上述涡轮转子供给废气的涡旋流路的涡轮壳体，以及使从上述涡旋流路内向上述涡轮转子侧供给的上述废气的流速及流动角度可变的排气喷嘴的可变容量型的涡轮增压器，其特征在于，

上述排气喷嘴具备形成上述废气的流路的一对排气导入壁、和配置在上述一对排气导入壁之间、可转动地支撑在上述涡轮转子的周围的多个喷嘴翼；

上述喷嘴翼具有对置于上述涡旋流路的高压侧壁面，设置成与上述高压侧壁面的上述涡轮壳体侧相比、上述轴承壳体侧更接近于上述涡轮转子，在上述涡轮转子旋转时，上述喷嘴翼向上述涡轮壳体侧移动，以使上述一对排气导入壁中设在上述涡轮壳体侧的排气导入壁与上述喷嘴翼之间的间隙变窄，或者上述喷嘴翼推压上述涡轮壳体侧的排气导入壁。

2. 如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，

（使上述喷嘴翼要向上述涡轮壳体侧移动的推力）/（上述喷嘴翼的压力面侧的投影面积）是0.02［N/mm²］以上且0.05［N/mm²］以下。

3. 如权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，

喷嘴流路长度比L/Wth（L是喷嘴流路的长度，Wth是喷嘴流路的出口宽度）的轮毂-护罩平均值比1.5大。

4. 如权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，

喷嘴缩径比Win/Wth（Win是喷嘴流路的入口宽度，Wth是喷嘴流路的出口宽度）的轮毂-护罩平均值比1.95小。

5. 如权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，

6. 如权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的后缘积叠线与上述涡轮转子的轴是平行的。

7. 如权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的后缘积叠线与上述涡轮转子的轴是平行的。

8. 如权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的后缘积叠线与上述涡轮转子的轴是平行的。

9. 如权利要求5所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的后缘积叠线与上述涡轮转子的轴是平行的。

10. 如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的上述废气的下游侧的后缘相对于上述涡轮转子的轴的倾斜角、与上述涡轮转子的叶片的前缘相对于上述涡轮转子的轴的倾斜角不同。

11. 如权利要求1或10所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述排气喷嘴具备支撑上述喷嘴翼的支撑轴；

在上述一对排气导入壁的至少一个上，设有轴支撑上述支撑轴的支撑孔；

上述支撑轴经由向上述支撑轴的径向外侧伸出的凸缘部固定在上述喷嘴翼上。

12. 如权利要求1或10所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的上述高压侧壁面是曲面。

13. 如权利要求11所述的涡轮增压器，其特征在于，

上述喷嘴翼的上述高压侧壁面是曲面。