CN104838110A - 增压器 - Google Patents

Abstract

增压器(C)具备：从涡轮壳体(4)外将流体导向涡轮叶轮(8)的流入路(18)；向涡轮壳体(4)外排出使涡轮叶轮旋转的流体的排出流路(14)；使流入到流入路(18)的流体的一部分旁通至排出流路(14)的旁通流路(19)；面向排出流路(14)设置且旁通流路(19)的出口端(19a)打开的阀座面(14a)；以及对旁通流路(19)的出口端(19a)进行开闭的开闭机构(20)。开闭机构(20)具有：旋转自如地支撑于涡轮壳体(4)的阀杆(22)；以及与阀杆(22)的旋转相应地对旁通流路(19)的出口端(19a)进行开闭的阀芯(24)，阀座面(14a)相对于与涡轮轴(7)垂直的面倾斜为，配置有阀杆(22)的一侧相比隔着旁通流路(19)的出口端(19a)而与配置有阀杆(22)的一侧相反的一侧，位于更远离排出流路(14)的吐出口(13)的位置。

Description

增压器

技术领域

本发明涉及具备使涡轮叶轮的上游与下游旁通的旁通流路的增压器。

背景技术

增压器利用废气的能量使涡轮叶轮旋转，通过涡轮叶轮的旋转而经由涡轮轴使压缩机叶轮旋转来提高向发动机的增加压。使涡轮叶轮旋转后的废气从设于涡轮壳体内的排出流路向外部排出。但是，若废气的能量过大，则存在增加压过于上升的情况。专利文献1公开了抑制增加压的上升的增压器。该增压器中，具备不经由涡轮叶轮而使涡轮叶轮的上游与下游连通的旁通流路。旁通流路使流入到涡轮叶轮的废气旁通。增压器还具备在形成有旁通流路的出口端的排出流路内设置的废气门阀。若打开废气门阀，则废气的一部分经由旁通流路而流向涡轮叶轮的下游，可抑制增加压的上升。

然而，近年来，根据抑制废气中的大气污染物质的浓度的必要性，在增压器的排出流路的下游侧连接有净化大气污染物质的净化装置。然而，在发动机起动时，未预先加热净化装置的催化剂的温度，难以发挥充分的净化功能。因此，采用如下结构，即、在发动机起动时，预先打开废气门阀，经由旁通流路将废气导向催化剂。这样一来，不会为了使涡轮叶轮旋转而消耗能量，高温的废气直接被导向催化剂，能够加快催化剂的温度上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭59－131727号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在打开上述的废气门阀的情况下，废气从旁通流路向排出流路的流动方向由构成废气门阀的阀芯和阀座面决定。在专利文献1所记载的增压器中，旁通流路内的废气的流动方向与排出流路内的废气的流动方向几乎垂直，因此废气的能量损失较大。其结果，导致从旁通流路旁通的废气的温度也下降，相应地导致催化剂的升温迟缓。

本发明的目的在于提供一种能够利用从排出流路排出的废气来使催化剂迅速升温的增压器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的增压器具备：轴承壳体，其在一端侧固定有涡轮壳体，在另一端侧固定有压缩机壳体；涡轮轴，其在一端设有容纳于上述涡轮壳体内的涡轮叶轮，在另一端设有容纳于上述压缩机壳体内的压缩机叶轮；流入路，其设于上述涡轮壳体，从该涡轮壳体外流入流体，并将该流体导向上述涡轮叶轮；排出流路，其使从上述流入路导向上述涡轮叶轮而使该涡轮叶轮旋转的流体从形成于该涡轮壳体的出口端向外部排出；旁通流路，其设于上述涡轮壳体，将上述流入路与上述排出流路连通，且使流入到该流入路的流体的一部分旁通至该排出流路；阀座面，其面向上述排出流路设置且上述旁通流路的出口端打开；以及开闭机构，其对上述旁通流路的出口端进行开闭，

上述开闭机构具有：

阀杆，其旋转自如地支撑于上述涡轮壳体；以及

阀芯，其与上述阀杆的旋转相应地在与上述阀座面接触而关闭上述旁通流路的出口端的关闭位置、或者从上述阀座面离开而打开上述旁通流路的出口端的打开位置之间位移，

上述阀座面相对于与上述涡轮轴垂直的面倾斜为，配置有上述阀杆的一侧相比隔着上述旁通流路的出口端而与配置有该阀杆的一侧相反的一侧，位于更远离上述排出流路的出口端的位置。

也可以还具备：涡旋流路，其形成于上述流入路的下游侧，且围绕在上述涡轮叶轮的径向外侧；以及转换流路，其以从上述涡旋流路向上述涡轮叶轮的径向内侧延伸的方式形成，将上述流体的上述涡轮轴的周向的流动改变为该涡轮轴的轴向，同时将该流体导向上述排出流路，上述旁通流路与上述流入路中的下游侧连通，第一切线与第二切线所成的角度中，以该第一切线为边界在该流入路的入口端侧、并且以该第二切线为边界在该旁通流路侧的角为钝角，上述第一切线为在表示上述旁通流路中流动的上述流体的中心的流动方向的曲线中与上述流入路连通的该旁通流路的入口端的切线，上述第二切线为在表示该流入路中流动的该流体的中心的流动方向的曲线中该流入路的入口端的切线。

也可以在包含上述旁通流路以及上述涡旋流路的剖面中，也可以具有如下关系性：分隔该旁通流路和该涡旋流路之间的壁中面向该旁通流路的壁面与该旁通流路的入口端所成的角中，分隔该旁通流路和该涡旋流路之间的壁侧的角设定为锐角。

发明的效果

根据本发明，能够提供可利用从排出流路排出的废气来使催化剂迅速升温的增压器。

附图说明

图1是本发明的实施方式的增压器的概略剖视图。

图2是本发明的实施方式的涡轮壳体的外观图，图2(b)是涡轮壳体的主视图，图2(a)是图2(b)的II(a)线向视图(左侧面图)。

图3是用于说明本发明的实施方式的涡轮壳体中的废气的流路的说明图。

图4是用于说明本发明的实施方式的开闭机构的说明图，图4(a)表示开闭机构关闭的状态，图4(b)表示开闭机构打开的状态。

图5是比较例中与图4对应的位置的向视图，图5(a)表示阀芯关闭的状态，图5(b)表示阀芯打开的状态。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。该实施方式所表示的尺寸、材料、其他具体的数值等只不过是为了容易理解发明的例示，尤其是，除了特别说明的情况，不是对本发明的限定。此外，在本说明书以及附图中，对于实际上具有相同的功能、结构的要素，通过标注相同的符号而省略重复说明，另外，对于与本发明没有直接关系的要素省略图示。

图1是增压器C的概略剖视图。以下，将图1所示的箭头F方向作为增压器C的前侧，将箭头R方向作为增压器C的后侧来进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。该增压器主体1具备：轴承壳体2；通过连结机构3连结于轴承壳体2的前侧的涡轮壳体4；以及通过连结螺栓5连结于轴承壳体2的后侧的压缩机壳体6。如图1所示，上述部件被一体化。

在轴承壳体2的涡轮壳体4附近的外周面设有突起(凸缘)2a。突起2a沿轴承壳体2的径向突出。另外，在涡轮壳体4的轴承壳体2附近的外周面设有突起(凸缘)4a。突起4a沿涡轮壳体4的径向突出。轴承壳体2和涡轮壳体4通过连结机构3带连结并固定突起2a、4a。连结机构3由具有夹持突起2a、4a的构造的联轴器构成。此外，对轴承壳体2和涡轮壳体4进行相互固定的方法不限于连结机构3，也可以使用其他众所周知的方法。

在轴承壳体2形成有沿增压器C的前后方向(涡轮轴7的轴向)贯通的轴承孔2b。通过容纳于该轴承孔2b的轴承而旋转自如地支撑涡轮轴7。在涡轮轴7的前端部(一端)一体地固定有涡轮叶轮8。该涡轮叶轮8旋转自如地容纳于涡轮壳体4内。另外，在涡轮轴7的后端部(另一端)一体地固定有压缩机叶轮9。该压缩机叶轮9旋转自如地容纳于压缩机壳体6内。

在压缩机壳体6，形成有其端部向增压器C的后侧开口的吸气口10。在吸气口10连接有空气过滤器(未图示)。另外，在由连结螺栓5连结了轴承壳体2和压缩机壳体6的状态下，通过这两壳体2、6的对置面形成有对流体(空气)进行升压的扩散流路11。该扩散流路11从涡轮轴7(压缩机叶轮9)的径向内侧朝向外侧形成为环状，在上述径向内侧，经由压缩机叶轮9而与吸气口10连通。

另外，在压缩机壳体6设有环状的压缩机涡旋流路12。压缩机涡旋流路12位于比扩散流路11靠涡轮轴7(压缩机叶轮9)的径向外侧。压缩机涡旋流路12与发动机(未图示)的吸气口连通，并且还与扩散流路11连通。因此，若压缩机叶轮9旋转，则从压缩机壳体6外向吸气口10吸引流体。并且，该吸引的流体在扩散流路11以及压缩机涡旋流路12升压(压缩)而被导向发动机的吸气口。

在涡轮壳体4设有向增压器C的前侧开口的排出流路14。排出流路14具有与废气净化装置(未图示)连接的吐出口13作为其出口端。另外，涡轮叶轮8位于排出流路14的入口侧。排出流路14使导向涡轮叶轮8而使涡轮叶轮8旋转的流体从吐出口13向外部排出。另外，在排出流路14的入口侧形成有转换流路15和涡轮涡旋流路(涡旋流路)16。涡轮涡旋流路16以围绕转换流路15的涡轮轴7(涡轮叶轮8)的径向外侧的方式形成为环状，径向的流路宽度越下游侧越缩小。涡轮涡旋流路16经由流入路18(后述)而与供从发动机(未图示)的排气歧管排出的废气导入的气体流入口17连通。转换流路15形成为从涡轮涡旋流路16向涡轮叶轮8的径向内侧延伸。转换流路15将涡轮涡旋流路16内的流体的流动从涡轮轴7的周向改变为涡轮轴7的轴向，并且将该流体导向排出流路14。此外，涡轮涡旋流路的径向的流路宽度根据发动机性能、搭载条件等来决定。本实施方式中，径向的流路宽度越下游侧越缩小。然而，径向的流路宽度也可以不是根据发动机性能、搭载条件等，越下游侧越缩小。

因此，废气从气体流入口17导向涡轮涡旋流路16，并且经由涡轮叶轮8导向排出流路14。在该流通过程中，废气使涡轮叶轮8旋转。并且，上述的涡轮叶轮8的旋转力经由涡轮轴7传递到压缩机叶轮9，从而通过压缩机叶轮9的旋转力，流体升压而被导向发动机的吸气口。

图2是涡轮壳体4的外观图，图2(b)表示涡轮壳体4的主视图，图2(a)是图2(b)的II(a)线向视图(左侧面图)。

图3是用于说明涡轮壳体4中的废气的流路的说明图，表示包含从气体流入口17至涡轮涡旋流路16之间的流路即流入路18的涡轮壳体4的剖视图。此外，图3是与涡轮轴7的轴向平行的剖面，表示图2(a)的III－III线剖面。

在涡轮壳体4的外周面形成有上述的气体流入口17。具体而言，气体流入口17在外周面形成于位于涡轮叶轮8的径向外侧的部分。并且，流入路18形成为以该气体流入口17为入口端、以上述的涡轮涡旋流路16为出口端。也就是说，涡轮涡旋流路16形成于流入路18的下游侧。废气从涡轮壳体4外向气体流入口17流入，通过流入路18而流到涡轮涡旋流路16，被导向涡轮叶轮8。

旁通流路19设于涡轮壳体4，将流入路18的下游侧与排出流路14连通。另外，旁通流路19的出口端19a如图1中虚线所示，形成于相比涡轮叶轮8位于下游侧的排出流路14内。

并且，旁通流路19通过不经由涡轮叶轮8而使流入到流入路18的流体的一部分旁通至排出流路14，从而避免废气的能量过大而导致增加压过于上升的事态。

另外，旁通至旁通流路19的废气相比经由涡轮涡旋流路16的废气，能量损失较小。因此，在发动机起动时，通过将由旁通流路19旁通的废气导向排出流路14，从而能够加快使废气净化的催化剂的升温速度。本实施方式中，为了进一步抑制旁通的废气的能量损失并引导至吐出口13，如下规定旁通流路19的形状。

如图3所示，旁通流路19的入口端19b与流入路18连接。曲线Q表示在旁通流路19流动的流体的中心的流动方向。另外，曲线T表示在流入路18流动的流体的中心的流动方向。在此，分别假定入口端19b的曲线Q的切线L(第一切线)、和作为流入路18的入口端的气体流入口17中的曲线T的切线S(第二切线)。即、切线L是图3中用涂黑的圆表示的位置的曲线Q的切线，切线S是图3中用空白圆表示的位置的曲线T的切线。

切线L与切线S所成的角中，以切线L为边界在气体流入口17侧、并且以切线S为边界在旁通流路19侧的角(图3中、左下侧的角)用α表示。旁通流路19以该角α为钝角的方式形成。

在以角α为钝角的方式形成旁通流路19侧的情况下，在流入路18流动的废气的一部分顺畅地流入旁通流路19。例如，与角α为直角或锐角的情况相比，流路损失、废气的能量损失较少。因此，能够加快催化剂的升温。

本实施方式中，在涡轮壳体4的III－III线剖面、即、与涡轮轴7的轴向平行的平面的剖面中包含旁通流路19的出口端19a和吐出口13。然而，旁通流路19的出口端19a和吐出口13也可以不包含在与涡轮轴7的轴向平行的平面的剖面中。即、也可以在不与涡轮轴7平行的平面的剖面中包含旁通流路19的出口端19a和吐出口13，而且角α为钝角。另外，也可以在曲面的剖面中包含旁通流路19的出口端19a和吐出口13，而且角α为钝角。

在图3所示的剖面、即、包含旁通流路19以及涡轮涡旋流路16的剖面中，壁19c分隔旁通流路19与涡轮涡旋流路16之间。换言之，壁19c包含面向旁通流路19的壁面19d、和面向涡轮涡旋流路16的壁面19e。

壁面19d与旁通流路19的入口端19b(换言之，包含入口端19b的假想的平面)所成的角中，将壁19c侧的角称为β。本实施方式中，该角β设定为锐角。在分隔旁通流路19与涡轮涡旋流路16之间的壁19c中，壁面19d以及壁面19e的边界(换言之，由壁面19d以及壁面19e形成的角部)由曲面形成的情况下，图3所示的剖面中表示该曲面的曲线M的旁通流路19侧的端部Ma中的切线N、与旁通流路19的入口端19b所成的角中壁面19d侧的角为上述的角β。

若以角β为锐角的方式形成壁19c，则旁通流路19以沿从流入路18朝向涡轮涡旋流路16的流体的流动的形状而形成。因此，能够在旁通流路19中进一步实现流路损失的降低，加快催化剂的升温。

另外，旁通流路19的出口端19a在面向排出流路14的涡轮壳体4的壁面上开口。在该出口端19a的周围设有阀座面14a。即、阀座面14a设置为面向排出流路14，旁通流路19的出口端19a开口。

并且，图1中用虚线表示的开闭机构20通过对形成于面向排出流路14的阀座面14a上的旁通流路19的出口端19a进行开闭，来调整通过旁通流路19的废气的流量。

图4是用于说明开闭机构20的说明图。图4(a)表示开闭机构20关闭的状态，图4(b)表示开闭机构20打开的状态。

开闭机构20具备以贯通涡轮壳体4的壁的状态经由轴承(未图示)而旋转自如地支撑于涡轮壳体4的阀杆22。该阀杆22，经由安装板23连结有阀芯24。若阀杆22旋转，则安装板23以该阀杆22为中心进行摆动。阀芯24通过该安装板23的摆动而倾倒。阀芯24形成为外径比旁通流路19的出口端19a的直径大。伴随阀杆22的旋转，与阀座面14a接触、或者从阀座面14a离开。

更详细而言，阀杆22固定于旋转自如地与驱动器21的杆21a连结的连板25上。因此，若驱动器21的杆21a向图4(a)中的箭头a的方向动作，则阀杆22经由连板25向箭头b的方向旋转，伴随该阀杆22的旋转，阀芯24以阀杆22的轴心为中心倾倒。

另外，若驱动器21的杆21a向箭头a的反方向动作，则阀杆22以及阀芯24也以阀杆22的轴心为中心向箭头b的反方向旋转。

这样，阀芯24与驱动器21的动作连动，在与阀座面14a接触而关闭旁通流路19的出口端19a的关闭位置、或者从阀座面14a离开而打开旁通流路19的出口端19a的打开位置之间位移。驱动器21如所谓的膜片式那样，通过空气的压力来动作。然而，驱动器21也可以通过电动来动作。

并且，阀座面14a相对于与涡轮轴7垂直的面(图4中，与涡轮轴7垂直的面方向为上下方向)倾斜为，配置有阀杆22的一侧相比隔着旁通流路19的出口端19a而与配置有阀杆22的一侧相反的一侧，位于更远离作为排出流路14的出口端的吐出口13的位置。

图5是比较例中与图4对应的位置的向视图，图5(a)表示阀芯B关闭的状态，图5(b)表示阀芯B打开的状态。在该比较例中，与阀芯B相接的阀座面H相对于与涡轮轴7垂直的面不倾斜。即、阀座面H与涡轮轴7正交。此外，在图5(a)以及图5(b)中，与涡轮轴7正交的面沿图的上下方向延伸。在该比较例中，流入到旁通流路P的废气如图5(b)中箭头c所示，通过阀座面H与阀芯B之间大致向与涡轮轴7垂直的面方向吹出。该情况下，废气在从旁通流路P的出口端Pa流向吐出口O期间，碰撞到涡轮壳体的壁等而使能量损失变大。

另一方面，在本实施方式中，如图4(b)所示，阀座面14a倾斜，而且，阀芯24如图示那样打开。因此，如箭头d所示，废气容易朝向吐出口13顺畅地流动。因此，废气与涡轮壳体4的壁部以及阀芯24的碰撞较小，可抑制能量损失。这样，可抑制从排出流路14排出的废气的温度下降，在发动机的起动时，通过预先打开开闭机构20，能够使催化剂迅速地升温。

在上述的实施方式中，对如下情况进行了说明，即、相对于旁通流路19的出口端19a，阀杆22设于图4中下侧，形成有出口端19a的阀座面14a倾斜为，图4中设有阀杆22的下侧相比上侧，位于从吐出口13离开的一侧(图4中，右侧)。但是，阀杆22相对于出口端19a的配置以及阀座面14a的倾斜方向也可以在出口端19a全周的任意的方向。无论是哪种配置，只要阀座面14a相对于与涡轮轴7垂直的面倾斜为，配置有阀杆22的一侧相比隔着旁通流路19的出口端19a而与配置有阀杆22的一侧相反的一侧，位于更远离排出流路14的出口端19a的位置，则能够实现与上述相同的作用效果。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，不言而喻，本发明并不限定于该实施方式。只要是本领域技术人员，在技术方案的范围所记载的范畴内，显然能够想到各种变更例或修正例，关于这些各种变更例或修正例当然理解为属于本发明的技术范围。

产生上的可利用性

本发明能够利用于具备使涡轮叶轮的上游与下游旁通的旁通流路的增压器。

Claims (3)

1.一种增压器，其特征在于，具备：

轴承壳体，其在一端侧固定有涡轮壳体，在另一端侧固定有压缩机壳体；

涡轮轴，其在一端设有容纳于上述涡轮壳体内的涡轮叶轮，在另一端设有容纳于上述压缩机壳体内的压缩机叶轮；

流入路，其设于上述涡轮壳体，从该涡轮壳体外流入流体，并将该流体导向上述涡轮叶轮；

排出流路，其使从上述流入路导向上述涡轮叶轮而使该涡轮叶轮旋转的流体从形成于该涡轮壳体的出口端向外部排出；

旁通流路，其设于上述涡轮壳体，将上述流入路与上述排出流路连通，且使流入到该流入路的流体的一部分旁通至该排出流路；

阀座面，其面向上述排出流路设置且上述旁通流路的出口端打开；以及

开闭机构，其对上述旁通流路的出口端进行开闭，

上述开闭机构具有：

阀杆，其旋转自如地支撑于上述涡轮壳体；以及

阀芯，其与上述阀杆的旋转相应地在与上述阀座面接触而关闭上述旁通流路的出口端的关闭位置、或者从上述阀座面离开而打开上述旁通流路的出口端的打开位置之间位移，

上述阀座面相对于与上述涡轮轴垂直的面倾斜为，配置有上述阀杆的一侧相比隔着上述旁通流路的出口端而与配置有该阀杆的一侧相反的一侧，位于更远离上述排出流路的出口端的位置。

2.根据权利要求1所述的增压器，其特征在于，还具备：

涡旋流路，其形成于上述流入路的下游侧，且围绕在上述涡轮叶轮的径向外侧；以及

转换流路，其以从上述涡旋流路向上述涡轮叶轮的径向内侧延伸的方式形成，将上述流体的上述涡轮轴的周向的流动改变为该涡轮轴的轴向，同时将该流体导向上述排出流路，

上述旁通流路与上述流入路中的下游侧连通，

第一切线与第二切线所成的角度中，以该第一切线为边界在该流入路的入口端侧、并且以该第二切线为边界在该旁通流路侧的角为钝角，上述第一切线为在表示上述旁通流路中流动的上述流体的中心的流动方向的曲线中与上述流入路连通的该旁通流路的入口端的切线，上述第二切线为在表示该流入路中流动的该流体的中心的流动方向的曲线中该流入路的入口端的切线。

3.根据权利要求2所述的增压器，其特征在于，

在包含上述旁通流路以及上述涡旋流路的剖面中，分隔该旁通流路和该涡旋流路之间的壁中面向该旁通流路的壁面与该旁通流路的入口端所成的角中，分隔该旁通流路和该涡旋流路之间的壁侧的角设定为锐角。