CN110234855A - 排气涡轮增压器用涡轮的壳体、排气涡轮增压器用涡轮及制造方法 - Google Patents

排气涡轮增压器用涡轮的壳体、排气涡轮增压器用涡轮及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种排气涡轮增压器用涡轮(2)的壳体(21),其收容通过排气而驱动的涡轮转子(23),并形成向涡轮转子(23)的排气的供给路径即旋涡状涡旋(22),其中,涡旋(22)包括卷绕开始的位置(222s)至规定角度(θ)的第一范围(222a)和规定角度(θ)至卷绕结束的位置(222e)的第二范围(222b),内壁面的表面积随着从卷绕开始的位置(222s)朝向卷绕结束的位置(222e)减少,第一范围(222a)的内壁面的表面粗糙度比第二范围(222b)低。

Description

排气涡轮增压器用涡轮的壳体、排气涡轮增压器用涡轮及制 造方法
技术领域
本发明涉及一种排气涡轮增压器用涡轮的壳体、排气涡轮增压器用涡轮及排气涡轮增压器用涡轮的壳体的制造方法。
背景技术
以往,已知一种与排气涡轮增压器用涡轮有关的技术。例如,专利文献1中公开了一种可变容量型排气涡轮增压器,通过形成在壳体的涡旋内及设置在涡旋的内周侧的多个喷嘴叶片使来自发动机的排气作用于涡轮转子。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4275081号公报
然而,在排气涡轮增压器用涡轮中,若涡旋的内壁面的表面粗糙度高,则涡旋内的排气的流动的压力损失会增加。并且,当涡旋的内壁面的表面粗糙度高时,内壁面附近的排气的流动容易紊乱,因此导致在内壁面与排气的流动之间会促进热传递,从而在排气被导入涡轮转子之前产生能量损失。其结果,会导致涡轮效率降低。但是,若横跨涡旋整周而实施降低内壁面的表面粗糙度的处理,则会导致排气涡轮增压器用涡轮的制造成本增加或生产率降低。
本发明是鉴于上述情况而成,其目的在于提供一种廉价且生产率优异,并能够提高涡轮效率的排气涡轮增压器用涡轮。
发明内容
为了解决上述课题,并实现目的,本发明中,一种排气涡轮增压器用涡轮的壳体,其收容通过排气而驱动的涡轮转子,并形成向所述涡轮转子的所述排气的供给路径即旋涡状涡旋,所述排气涡轮增压器用涡轮的壳体的特征在于,所述涡旋包括卷绕开始的位置至规定角度的第一范围和所述规定角度至卷绕结束的位置的第二范围,内壁面的表面积随着从所述卷绕开始的位置朝向所述卷绕结束的位置而减少,所述第一范围的所述内壁面的表面粗糙度比所述第二范围低。
根据该构成,关于涡旋的内壁面中,表面积相对大的卷绕开始的位置至规定角度的第一范围的内壁面,通过使其表面粗糙度比第二范围的内壁面减少,能够抑制产生排气的流动的压力损失及热能量损失。并且,在表面积相对小,且排气的流动的压力损失及热能量损失的产生比第一范围少的涡旋的第二范围的内壁面,不进行使表面粗糙度减少的处理便能够抑制制造成本的增加或生产率的降低。因此,根据本发明,能够提供一种廉价且生产率优异,并能够提高涡轮效率的排气涡轮增压器用涡轮。
并且,所述规定角度优选为180度以下。
根据该构成,仅使从抑制产生流动的压力损失及热能量损失的效果相对大的卷绕开始的位置至180度以下的第一范围的内壁面的表面粗糙度减少,因此能够进一步良好地实现兼顾提高涡轮效率且抑制制造成本的增加及生产率的降低。
并且,所述规定角度优选为120度以下。
根据该构成,仅使抑制产生流动的压力损失及热能量损失的效果相对最大的卷绕开始的位置至120度以下的第一范围的内壁面的表面粗糙度减少,因此能够进一步良好地实现兼顾提高涡轮效率且抑制制造成本的增加及生产率的降低。
并且,所述第一范围内的所述内壁面的表面粗糙度优选相对于所述第二范围内的所述内壁面的表面粗糙度为1/2以下的值。
根据该构成,能够使第一范围内的内壁面的表面粗糙度充分减少,并良好地抑制在第一范围产生流动的压力损失及热能量损失。
为了解决上述课题,并实现目的,本发明的排气涡轮增压器用涡轮的特征在于,具备:所述排气涡轮增压器用涡轮的壳体;及涡轮转子,其收容于所述壳体内,并通过经由所述涡旋供给的排气而驱动。
根据该构成,关于涡旋的内壁面中,表面积相对大的卷绕开始的位置至规定角度的第一范围的内壁面,通过使其表面粗糙度比第二范围的内壁面减少,能够抑制产生排气的流动的压力损失及热能量损失。并且,在表面积相对小,且排气的流动的压力损失及热能量损失的产生比第一范围少的涡旋的第二范围的内壁面,不进行使表面粗糙度减少的处理便能够抑制制造成本的增加或生产率的降低。因此,根据本发明,能够提供一种廉价且生产率优异,并能够提高涡轮效率的排气涡轮增压器用涡轮。
并且,本发明的排气涡轮增压器用涡轮优选还具备可变喷嘴机构,其控制向所述涡轮转子供给的所述排气的容量。
根据该构成,在尤其以小流量工作时容易在涡旋内产生热能量损失的可变容量型排气涡轮增压器用涡轮中,能够良好地抑制产生热能量损失。即,本发明适合应用于可变容量型的排气涡轮增压器用涡轮。
为了解决上述课题,并实现目的,本发明中,一种排气涡轮增压器用涡轮的壳体的制造方法,所述排气涡轮增压器用涡轮的壳体形成向涡轮转子供给排气旋涡状涡旋,所述制造方法的特征在于,通过使用预先设置有使表面粗糙度不同的两个范围的铸模而制造所述壳体,将所述涡旋划分为卷绕开始的位置至规定角度的第一范围和所述规定角度至卷绕结束的位置的第二范围而形成,所述第一范围的内壁面的表面粗糙度比所述第二范围低。
根据该构成,关于涡旋的内壁面中,表面积相对大的卷绕开始的位置至规定角度的第一范围的内壁面,通过使其表面粗糙度比第二范围的内壁面减少,能够抑制产生排气的流动的压力损失及热能量损失。并且,在表面积相对小,且排气的流动的压力损失及热能量损失的产生比第一范围少的涡旋的第二范围的内壁面,不进行使表面粗糙度减少的处理便能够抑制制造成本的增加或生产率的降低。并且,能够使用预先设置有使表面粗糙度不同的两个范围的铸模而铸造形成包括表面粗糙度比第一范围低的第二范围的涡旋的壳体,因此能够良好地抑制生产率的降低。因此,根据本发明,能够提供一种廉价且生产率优异,并能够提高涡轮效率的排气涡轮增压器用涡轮。
并且,优选对所述第一范围的内壁面和所述第二范围的内壁面实施不同材质的表面涂覆。
根据该构成,通过不同材质的表面涂覆,能够轻松地且适当地调整第一范围的内壁面的表面粗糙度和第二范围的内壁面的表面粗糙度。
发明效果
本发明所涉及的排气涡轮增压器用涡轮的壳体、排气涡轮增压器用涡轮及排气涡轮增压器用涡轮的壳体的制造方法发挥能够提供一种廉价且生产率优异,并能够提高涡轮效率的排气涡轮增压器用涡轮的效果。
附图说明
图1为本发明的实施方式所涉及的具备壳体及排气涡轮增压器用涡轮的排气涡轮增压器的概略结构图。
图2为表示包括涡旋的涡轮的主要部分的立体图。
图3为表示包括涡旋的涡轮的主要部分的主视图。
图4为表示通常的可变容量型排气涡轮增压器用涡轮中的流量与涡轮效率的关系的说明图。
图5中示出实施方式所涉及的排气涡轮增压器用涡轮中的涡旋内的流动的分析结果的一例。
图6为伴随规定角度的增加的涡轮效率的提高程度的分析结果的一例。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明所涉及的排气涡轮增压器用涡轮的壳体、排气涡轮增压器用涡轮及排气涡轮增压器用涡轮的壳体的制造方法的实施方式进行详细说明。另外,并不通过该实施方式而限定该发明。
图1为本发明的实施方式所涉及的具备壳体及排气涡轮增压器用涡轮的排气涡轮增压器的概略结构图。图1所示的排气涡轮增压器1具备通过例如从汽车等的内燃机(未图示)导出的排气而驱动的排气涡轮增压器用涡轮2(以下的说明中,适当称为“涡轮2”。)、向随着涡轮2的驱动而驱动的内燃机压送外部气体的压缩机3及控制导入涡轮2的排气的容量的可变喷嘴机构4。本实施方式中,排气涡轮增压器1为可变容量型排气涡轮增压器。
涡轮2具有本发明的实施方式所涉及的壳体21。壳体21在外周部形成有形成为旋涡状的涡旋22。该涡旋22与内燃机的排气侧连接。并且,在涡旋22的中心部配置有辐流型涡轮转子23。涡轮转子23被设置成固定于涡轮轴S的一端,且能够与涡轮轴S一同绕涡轮轴S的轴心C旋转。涡轮转子23中安装有多个叶片23a。并且,在壳体21的中央设置有沿着沿轴心C的方向开口,并与排气管(未图示)连接的排气出口24。
压缩机3具有压缩机外壳31。压缩机外壳31在外周部形成有旋涡状空气通路32。该空气通路32与内燃机的供气侧连接。并且,在空气通路32的中心部配置有叶轮33。叶轮33被设置成固定于涡轮轴S的一端,且能够与涡轮轴S一同绕涡轮轴S的轴心C旋转。并且,在压缩机外壳31的中央设置有沿着沿轴心C的方向开口,并与供气管(未图示)连接的空气入口34。
并且,涡轮轴S通过配置在夹在涡轮2与压缩机3之间的轴承外壳51的内部的轴承52而被旋转自如地支承。
如图1所示,可变喷嘴机构4具备喷嘴安装部41、喷嘴板42、喷嘴叶片43、驱动环44及杠杆板45。
喷嘴安装部41形成为圆环状,在壳体21内,且在轴承外壳51侧以圆环状中心与轴心C一致的方式固定在壳体21。
喷嘴板42形成为圆管状,在壳体21内,且在与轴承外壳51相反的一侧以与圆管状中心与轴心C一致的方式固定在壳体21。喷嘴板42与喷嘴安装部41对置而设置,并经由多个喷嘴支架48与喷嘴安装部41连结。
喷嘴叶片43在喷嘴安装部41的涡轮2侧,且在喷嘴板42的轴承外壳51侧设置在涡旋22内。喷嘴叶片43配置于在被划分于喷嘴安装部41与喷嘴板42之间的空间内。喷嘴叶片43中一体形成有喷嘴轴43a,且被支承为能够相对于喷嘴安装部41插通该喷嘴轴43a而以喷嘴轴43a为中心旋转。该喷嘴叶片43沿喷嘴安装部41的圆周方向配置有多个。
驱动环44形成为圆环状,且在喷嘴安装部41的轴承外壳51侧以圆环状中心与轴心C一致的方式被驱动环44支承。该驱动环44被设置成能够相对于喷嘴安装部41绕轴心C旋转。并且,驱动环44相对于固定在压缩机3的压缩机外壳31的致动器46的工作部经由连杆47而连接。
杠杆板45设置在驱动环44的轴承外壳51侧。杠杆板45中,在一端侧固定在其自身的连结销45a与驱动环44卡合,并且另一端侧与喷嘴叶片43的喷嘴轴43a连结。该杠杆板45沿驱动环44的圆周方向配置有与喷嘴叶片43相同数量。
这种可变容量型排气涡轮增压器1中,来自内燃机的排气被导入涡轮2的涡旋22,一边沿涡旋22的旋涡环绕一边被导入喷嘴安装部41与喷嘴板42之间的空间而到达可变喷嘴机构4的喷嘴叶片43的位置。而且,排气通过各喷嘴叶片43的叶片之间的同时使涡轮转子23旋转,并从排气出口24向机身外输送。另一方面,压缩机3中,随着涡轮转子23的旋转,经由涡轮轴S而叶轮33旋转。由此,随着叶轮33的旋转而空气从空气入口34导入到压缩机外壳31内。而且,所导入的空气通过空气通路32被压缩的同时被供给至内燃机的供气侧。在此,可变喷嘴机构4中,若通过驱动致动器46而使驱动环44旋转,则各杠杆板45摆动而各喷嘴叶片43的叶片角发生变化。若叶片角发生变化,则各喷嘴叶片43的叶片之间会变窄或变宽,因此能够控制到达涡轮转子23的排气的容量。
在此,图4为表示通常的可变容量型排气涡轮增压器用涡轮中的流量与涡轮效率的关系的说明图。如图示,通常的排气涡轮增压器中,处于流量越变小则涡轮效率越降低的趋势。可变容量型排气涡轮增压器例如能够对应于汽车等的内燃机的负载变动而调整流量,尤其能够提高内燃机的低负载运行时的响应性能。可变容量型排气涡轮增压器中,以小流量工作时的涡轮效率大幅有助于该内燃机的低负载运行时的响应性能。因此,尤其要求在以小流量工作时提高涡轮效率。以下,本实施方式所涉及的排气涡轮增压器用涡轮2中,对用于提高涡轮效率的结构进行说明。
图2为表示包括涡旋的涡轮的主要部分的立体图,图3为表示包括涡旋的涡轮的主要部分的主视图。如图2及图3所示,涡旋22通过壳体21被形成为旋涡状吸气路径。涡旋22具有导入来自未图示的内燃机的排气的筒状导入部221和从导入部221延伸的环状部222。
环状部222以涡轮转子23为中心而形成为旋涡状。环状部222和喷嘴安装部41与喷嘴板42的外周部连结。环状部222被划分为喷嘴安装部41与喷嘴板42,并与配置喷嘴叶片43的空间连通。环状部222随着从图2及图3所示的卷绕开始的位置222s朝向卷绕结束的位置222e,在涡轮转子23的轴向(以下,简称为“轴向”。)上,形成为随着朝向压缩机3侧(图1所示的左侧、图2所示的右侧、图3所示的里侧)直径逐渐减小的倾向。即,环状部222随着从卷绕开始的位置222s朝向卷绕结束的位置222e,形成为其内壁面的表面积减少的倾向。
卷绕开始的位置222s为环状部222的起点位置。本实施方式中,卷绕开始的位置222s为位于涡旋22的最内周侧的表面在排气的流动方向(图3中的逆时针方向)上开始成为旋涡状的位置。卷绕结束的位置222e为环状部222的终点位置。本实施方式中,从正面观察时,卷绕结束的位置222e为与卷绕开始的位置222s重叠的位置。从正面观察时,卷绕结束的位置222e可以位于比卷绕开始的位置222s更靠排气的流动方向的下游侧,也可以位于比卷绕开始的位置222s更靠排气的流动方向的上游侧。并且,从正面观察时,卷绕开始的位置222s可以定义为与环状部222的排气的流动方向的下游侧的一部分重叠的位置。该情况下,环状部222在卷绕开始的位置222s至规定范围,可以包括以直线状延伸的部分而并不是旋涡状。
涡旋22的环状部222包括从卷绕开始的位置222s向排气的流动方向(图3中的逆时针方向)仅前进了规定角度θ的第一范围222a和从规定角度θ向排气的流动方向前进至卷绕结束的位置222e的第二范围222b。第一范围222a及第二范围222b为将卷绕开始的位置222s至卷绕结束的位置222e的横跨360度的整周的范围区分为2个的区域。
环状部222的第一范围222a形成为其内壁面的最大高度粗糙度即表面粗糙度Rz比第二范围222b低。本实施方式中,第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1为第二范围222b的内壁面的表面粗糙度Rz2的1/2以下。更具体而言,第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1例如为值40(s)左右。并且,第二范围222b的内壁面的表面粗糙度Rz2例如为值120(s)左右。
对实施方式所涉及的排气涡轮增压器用涡轮2的壳体21的制造方法进行说明。
本实施方式中,壳体21通过铸造而制成。铸造壳体21时所使用的铸模使用预先设置有使表面粗糙度不同的两个范围的铸模。即,在与涡旋22的第一范围222a对应的范围,以相对细的粒状形成了铸模的表面,在与涡旋22的第二范围222b对应的范围,以相对粗糙的粒状形成了铸模的表面。其结果,在铸造壳体21的过程中,能够使涡旋22的第一范围222a与第二范围222b的表面粗糙度Rz不同。如此,通过使用预先设置有使表面粗糙度不同的两个范围的铸模来铸造壳体21,能够更加良好地抑制生产率降低,并轻松地形成包括表面粗糙度Rz比第二范围222b低的第一范围222a的涡旋22。
而且,本实施方式中,在铸造壳体21之后,对涡旋22的第一范围222a的内壁面和第二范围222b的内壁面实施不同材质的表面涂覆处理。在第一范围222a使用能够相对减少表面粗糙度Rz1的涂覆材料,在第二范围222b使用表面粗糙度Rz2相对比第一范围222a高的涂覆材料。由此,能够轻松地且适当地调整第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1和第二范围222b的内壁面的表面粗糙度Rz2。
图5中示出实施方式所涉及的排气涡轮增压器用涡轮中的涡旋内的流动的分析结果的一例。在涡旋22内,如在图中以虚线箭头所示,从表面积大的前半部分横跨表面积小的后半部分,流动一边扭曲一边流通。此时,若涡旋22的内壁面的表面粗糙度Rz高,则涡旋22内的排气的流动的压力损失会增加。并且,当涡旋22的内壁面的表面粗糙度Rz高时,内壁面附近的排气的流动容易紊乱,因此在内壁面与排气的流动之间会促进热传递。因此,在排气被导入涡轮转子23之前产生热能量损失。排气的流动的压力损失及热能量损失的产生会导致涡轮效率降低。尤其,以能量绝对少的小流量使涡轮2工作时,对因热能量损失引起的涡轮效率的降低的影响变大。
本实施方式所涉及的排气涡轮增压器用涡轮2的壳体21中,如上所述,涡旋22包括卷绕开始的位置222s至规定角度θ的第一范围222a和规定角度θ至卷绕结束的位置222e的第二范围222b。第一范围222a形成为内壁面的表面粗糙度Rz比第二范围222b低。由此,与第二范围222b相比,在表面积相对大的第一范围222a的内壁面附近,能够抑制流动紊乱。并且,从表面积大的前半部分横跨表面积小的后半部分,能够顺利引导排气的流动。其结果,能够抑制产生排气的流动的压力损失。而且,与第二范围222b相比,在表面积相对大的第一范围222a的内壁面附近,能够通过抑制流动紊乱来抑制在该内壁面附近产生排气的热能量损失。因此,能够提高涡轮效率。
在此,图6为伴随规定角度的增加的涡轮效率的提高程度的分析结果的一例。图6中,白色柱状图表示涡轮效率的提高程度。“涡轮效率的提高程度”为当将规定角度θ设为0度时(即,当未设置第一范围222a时)相对于涡轮效率的提高程度。如图示,涡轮效率的提高程度在规定角度θ越增加时越变高,当规定角度θ为360度时变最大。
另一方面,图6中,描绘斜线的柱状图表示考虑了壳体21的制造成本的涡轮效率的提高程度。“考虑了制造成本的涡轮效率的提高程度”为根据当规定角度θ设为0度时相对于壳体21的制造成本的伴随规定角度θ的增加的壳体21的制造成本的增加量计算评价值,并从上述涡轮效率的提高程度减去该评价值而得的值。关于评价值,设定将当将规定角度θ设为360度时(即,当未设置第二范围222b时)的值设定为与上述涡轮效率的提高程度相同的值。即,当将规定角度θ设为360度时,将考虑了制造成本的涡轮效率的提高程度设为值0。评价值与制造成本的增加量成比例关系。例如,当制造成本的增加量相对于将规定角度θ设为360度时的制造成本的增加量为1/2时,评价值的值也作为1/2而计算。
关于壳体21的制造成本,基本上,第一范围222a越宽,即规定角度θ越增加则越增加。其原因为需要用于与第二范围222b相比更减少第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz的处理。因此,考虑了制造成本的涡轮效率的提高程度在当将规定角度θ设为360度时成为最小。如图示,可知考虑了制造成本的涡轮效率的提高程度在规定角度θ为120度时最大。并且,可知当规定角度θ为180度时和当规定角度θ为60度时,成为大致相同的程度的值。若将规定角度θ增加为比180度大,则考虑了制造成本的涡轮效率的提高程度减少。因此,区分第一范围222a和第二范围222b的规定角度θ优选为从环状部222的卷绕开始的位置222s仅前进了180度以下的角度。规定角度θ最优选为从环状部222的卷绕开始的位置222s仅前进了120度的角度。由此,能够良好地实现兼顾提高涡轮效率且抑制制造成本的增加。
如以上所说明,本发明的实施方式所涉及的壳体21及排气涡轮增压器用涡轮2中,关于涡旋22的内壁面中,表面积相对大的卷绕开始的位置222s至规定角度θ的第一范围222a的内壁面,比第二范围222b的内壁面减少表面粗糙度Rz1,由此能够抑制产生排气的流动的压力损失及热能量损失。并且,在表面积相对小,且排气的流动的压力损失及热能量损失的产生比第一范围222a少的涡旋22的第二范围222b的内壁面,不进行减少表面粗糙度Rz2的处理便能够抑制制造成本增加或生产率降低。因此,根据本发明的实施方式所涉及的壳体21及排气涡轮增压器用涡轮2,廉价且生产率优异,并能够提高涡轮效率。
并且,本实施方式中,规定角度θ为180度以下。
根据该构成,仅减少抑制产生流动的压力损失及热能量损失的效果相对大的卷绕开始的位置至180度以下的第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1,因此能够更加良好地实现兼顾提高涡轮效率且抑制制造成本增加及生产率降低。
并且,本实施方式中,规定角度θ为120度以下。
根据该构成,仅减少抑制产生流动的压力损失及热能量损失的效果相对最大的卷绕开始的位置至120度以下的第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1,因此能够极其良好地实现兼顾提高涡轮效率且抑制制造成本增加及生产率降低。
并且,本实施方式中,第一范围222a内的内壁面的表面粗糙度Rz1相对于第二范围222b内的内壁面的表面粗糙度Rz2为1/2以下的值。
根据该构成,能够充分减少第一范围222a内的内壁面的表面粗糙度Rz1来抑制在第一范围222a产生流动的压力损失及热能量损失。
并且,本实施方式所涉及的排气涡轮增压器用涡轮2还具备可变喷嘴机构4,其控制向涡轮转子23供给的排气的容量。
根据该构成,尤其在以小流量工作时容易在涡旋22内产生热能量损失的可变容量型排气涡轮增压器用涡轮2中,能够良好地抑制产生热能量损失。即,本发明适合应用于可变容量型排气涡轮增压器用涡轮2。另外,本发明并不限定于应用于具备可变喷嘴机构4的可变容量型排气涡轮增压器用涡轮,也可以应用于一定容量型排气涡轮增压器用涡轮。
另外,在涡旋22的导入部221,与环状部222的第一范围222a相同,可以使内壁面的表面粗糙度Rz比第二范围222b的内壁面的表面粗糙度Rz2减少。
另外,壳体21的制造方法并不限定于上述方法。例如,在铸造壳体21之后,可以对涡旋22的第一范围222a的内壁面和第二范围222b的内壁面实施基于切割加工的表面处理,并将第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1比第二范围222b的内壁面的表面粗糙度Rz2低。并且,在铸造壳体21之后,可以通过对涡旋22的第一范围222a的内壁面和第二范围222b的内壁面固定不同材质的板材来使第一范围222a的内壁面的表面粗糙度Rz1比第二范围222b的内壁面的表面粗糙度Rz2低。在这些情况下,铸造壳体21时使用的铸件可以是具有一定的表面粗糙度的铸件而不是预先设置有使表面粗糙度不同的两个范围的铸件。并且,在这些情况下,在铸造壳体21之后,可以对涡旋22的第一范围222a的内壁面和第二范围222b的内壁面实施不同材质的表面涂覆处理。
符号说明
1-排气涡轮增压器,2-排气涡轮增压器用涡轮,21-壳体,22-涡旋,221-导入部,222s-卷绕开始的位置,222e-卷绕结束的位置,222-环状部,222a-第一范围,222b-第二范围,23-涡轮转子,23a-叶片,24-排气出口,3-压缩机,31-压缩机外壳,32-空气通路,33-叶轮,34-空气入口,4-可变喷嘴机构,41-喷嘴安装部,42-喷嘴板,43-喷嘴叶片,43a-喷嘴轴,44-驱动环,45-杠杆板,45a-连结销,46-致动器,47-连杆,48-喷嘴支架,51-轴承外壳,52-轴承,C-轴心,S-涡轮轴,θ-规定角度。

Claims (8)

1.一种排气涡轮增压器用涡轮的壳体,其收容通过排气而驱动的涡轮转子,并形成向所述涡轮转子的所述排气的供给路径即旋涡状涡旋,所述排气涡轮增压器用涡轮的壳体的特征在于,
所述涡旋包括卷绕开始的位置至规定角度的第一范围和所述规定角度至卷绕结束的位置的第二范围,内壁面的表面积随着从所述卷绕开始的位置朝向所述卷绕结束的位置而减少,
所述第一范围的所述内壁面的表面粗糙度比所述第二范围低。
2.根据权利要求1所述的排气涡轮增压器用涡轮的壳体,其特征在于,
所述规定角度为180度以下。
3.根据权利要求1所述的排气涡轮增压器用涡轮的壳体,其特征在于,
所述规定角度为120度以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的排气涡轮增压器用涡轮的壳体,其特征在于,
所述第一范围内的所述内壁面的表面粗糙度是相对于所述第二范围内的所述内壁面的表面粗糙度为1/2以下的值。
5.一种排气涡轮增压器用涡轮,其特征在于,具备:
权利要求1至4中任一项所述的排气涡轮增压器用涡轮的壳体;及
涡轮转子,收容于所述壳体内,并通过经由所述涡旋供给的排气而驱动。
6.根据权利要求5所述的排气涡轮增压器用涡轮,其特征在于,其还具备可变喷嘴机构,其控制向所述涡轮转子供给的所述排气的容量。
7.一种排气涡轮增压器用涡轮的壳体的制造方法,所述排气涡轮增压器用涡轮的壳体收容通过排气而驱动的涡轮转子,并形成向所述涡轮转子的所述排气的供给路径即旋涡状涡旋,所述制造方法的特征在于,
通过使用预先设置有使表面粗糙度不同的两个范围的铸模而制造所述壳体,将所述涡旋划分为卷绕开始的位置至规定角度的第一范围和所述规定角度至卷绕结束的位置的第二范围而形成,
所述第一范围的内壁面的表面粗糙度比所述第二范围低。
8.根据权利要求7所述的排气涡轮增压器用涡轮的壳体的制造方法,其特征在于,
对所述第一范围的内壁面和所述第二范围的内壁面实施不同材质的表面涂覆。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101490368A (zh) * 2006-07-14 2009-07-22 Abb研究有限公司 具有催化剂涂层的涡轮增压器
WO2012127531A1 (ja) * 2011-03-23 2012-09-27 アイシン高丘株式会社 タービンハウジング
WO2015097872A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 三菱重工業株式会社 タービンハウジング
JP2015190353A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 ダイハツ工業株式会社 排気ターボ過給機
US20160177897A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Supercharger for engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4275081B2 (ja) 2005-02-10 2009-06-10 三菱重工業株式会社 可変容量型排気ターボ過給機のスクロール構造及びその製造方法
EP3187710B1 (en) 2014-11-04 2018-09-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine housing and method for manufacturing turbine housing
JP6436737B2 (ja) * 2014-11-19 2018-12-12 アイシン高丘株式会社 タービンハウジング
WO2016079872A1 (ja) * 2014-11-21 2016-05-26 三菱重工業株式会社 可変ノズル機構および可変容量型ターボチャージャ
US10759018B2 (en) 2015-08-25 2020-09-01 Sundaram-Clayton Limited Method and apparatus for machining a component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101490368A (zh) * 2006-07-14 2009-07-22 Abb研究有限公司 具有催化剂涂层的涡轮增压器
WO2012127531A1 (ja) * 2011-03-23 2012-09-27 アイシン高丘株式会社 タービンハウジング
WO2015097872A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 三菱重工業株式会社 タービンハウジング
JP2015190353A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 ダイハツ工業株式会社 排気ターボ過給機
US20160177897A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Supercharger for engine

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