CN111237250A - 涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮增压器,压缩机叶轮具备沿压缩机叶轮的旋转轴线方向延伸的轴部。从轴部向径向外侧突出有多个叶片部。多个叶片部在压缩机叶轮的周向上彼此分离。在压缩机壳体划分有收容压缩机叶轮的收容空间。另外,在压缩机壳体划分有从上游侧连接于收容空间并向收容空间导入进气的导入通路。从导入通路的内壁面突出有板状的多个引导叶片。多个引导叶片在导入通路的周向上彼此分离。引导叶片的数量是比叶片部的数量大的最小的奇数。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮增压器。
背景技术
在国际公开第2015/001644号所公开的内燃机中,在进气管安装有涡轮增压器的压缩机壳体。在压缩机壳体的内部划分有用于收容压缩机叶轮的收容空间。另外,在压缩机壳体划分有用于向收容空间导入进气的导入通路。从导入通路的内壁面突出有对进气进行整流的板状的引导叶片。多个引导叶片在导入通路的周向上彼此分离地配置。另外,在压缩机壳体的收容空间收容有压缩机叶轮。压缩机叶轮具备沿压缩机叶轮的旋转轴线方向延伸的轴部、和从轴部向径向外侧突出的多个叶片部。
在国际公开第2015/001644号所公开的涡轮增压器中,当压缩机叶轮旋转时,进气从导入通路向收容空间流通而与压缩机叶轮碰撞。因此,压缩机叶轮因进气碰撞而产生的冲击而稍微振动。此时,根据压缩机叶轮的叶片部的数量与压缩机壳体中的引导叶片的数量的关系,有时在压缩机叶轮产生的振动会增大到不可忽略的程度。
发明内容
为了解决上述课题,根据本发明的第一技术方案,提供一种涡轮增压器,所述涡轮增压器具备安装于进气管的压缩机壳体、和收容于所述压缩机壳体的内部的压缩机叶轮。所述压缩机叶轮具备沿所述压缩机叶轮的旋转轴线方向延伸的轴部、和从所述轴部向径向外侧突出的多个叶片部。所述多个叶片部在所述压缩机叶轮的周向上彼此分离。在所述压缩机壳体划分有用于收容所述压缩机叶轮的收容空间、和从所述旋转轴线方向的第1侧连接于所述收容空间并向所述收容空间导入进气的导入通路。从所述导入通路的内壁面突出有板状的多个引导叶片。所述多个引导叶片在所述导入通路的周向上彼此分离。所述引导叶片的数量是比所述叶片部的数量大的最小的奇数。
附图说明
图1是内燃机的概略图。
图2是涡轮增压器的主视图。
图3是涡轮增压器的俯视图。
图4是图3中的4-4线下的剖视图。
图5是图2中的5-5线下的剖视图。
图6是图9中的6-6线下的局部剖视图。
图7是图9中的6-6线下的局部剖视图。
图8是图9中的6-6线下的局部剖视图。
图9是图2中的9-9线下的剖视图。
图10A是浮动轴承的剖视图。
图10B是浮动轴承的侧视图。
图11是压缩机叶轮、连结轴以及涡轮叶轮的主视图。
图12A是废气旁通阀的侧视图。
图12B是废气旁通阀的主视图。
图12C是废气旁通阀的仰视图。
图13是涡轮增压器的局部剖视图。
图14是示出制造工序的说明图。
图15A是示出比较例涉及的废气旁通阀的周边结构的说明图。
图15B是示出废气旁通阀的周边结构的说明图。
具体实施方式
以下,根据图1~图15B对实施方式进行说明。
<进气及排气的通路结构>
首先,对车辆的内燃机10中的进气及排气的通路结构进行说明。
如图1所示,内燃机10具备供来自外部的进气流通的进气管11。进气管11的下游端连接于在内部划分有汽缸的内燃机主体12。在内燃机主体12的汽缸内,燃料与进气混合并燃烧。内燃机主体12连接于供从内燃机主体12排出的排气流通的排气管13的上游端。在排气管13的中途安装有用于净化排气的催化剂15。
内燃机10具备用于利用排气的流动来压缩进气的涡轮增压器20。涡轮增压器20具备安装于进气管11的中途的压缩机壳体30。另外,涡轮增压器20具备安装于比催化剂15靠上游侧的排气管13的涡轮壳体60。另外,涡轮增压器20具备将压缩机壳体30与涡轮壳体60连接的轴承壳体50。
在压缩机壳体30的内部收容有压缩进气的压缩机叶轮70。压缩机叶轮70连接于连结轴80的第1端部。连结轴80的中央部分收容于轴承壳体50的内部。连结轴80以能够旋转的方式支承于轴承壳体50。连结轴80的第2端部连接于通过排气的流通而旋转的涡轮叶轮90。涡轮叶轮90收容于涡轮壳体60的内部。当涡轮叶轮90通过排气的流通而旋转时,经由连结轴80连结于涡轮叶轮90的压缩机叶轮70旋转。通过压缩机叶轮70旋转,进气被压缩。
<涡轮增压器的整体结构>
接着,对涡轮增压器20的整体的结构进行说明。以下,将搭载有内燃机10的车辆的上下方向设为涡轮增压器20的上下方向。另外,将沿连结轴80的旋转轴线80a的方向简记为旋转轴线方向,将旋转轴线方向的第1侧(压缩机叶轮70侧)设为进气侧,将旋转轴线方向的第2侧(涡轮叶轮90侧)设为排气侧。
如图2及图3所示,压缩机壳体30中的壳体主体39具备沿旋转轴线方向延伸的大致圆筒形状的筒状部30A、和以包围筒状部30A的外周的方式延伸的大致圆弧形状的圆弧部30B。圆弧部30B包围筒状部30A中的排气侧(右侧)的端部。
如图4所示,壳体主体39的筒状部30A的内部空间中的、排气侧的一部分成为用于收容压缩机叶轮70的收容空间32。收容空间32的中心轴线与连结轴80的旋转轴线80a同轴。
从收容空间32中的进气侧的端向进气侧延伸有插通孔31。插通孔31在壳体主体39的外表面开口。插通孔31的中心轴线与连结轴80的旋转轴线80a同轴。
从壳体主体39的筒状部30A的外周面突出有凸起部38。凸起部38为沿旋转轴线方向延伸的大致圆筒形状。位于比压缩机壳体30靠上游侧处的进气管11经由未图示的螺栓固定于凸起部38。
在壳体主体39中的排气侧配置有整体上为圆板形状的密封板40。密封板40的外径与壳体主体39中的圆弧部30B的外径大致相同。密封板40的径向外侧的部分通过螺栓191固定于壳体主体39的圆弧部30B中的排气侧的端部。另外,在密封板40中的径向的中央部沿旋转轴线方向贯通有插通孔41。在插通孔41插通有连结轴80。
在壳体主体39的圆弧部30B划分有从壳体主体39排出进气的涡旋通路34。涡旋通路34以包围压缩机叶轮70的方式沿以连结轴80的旋转轴线80a为中心的周向延伸。在壳体主体39中的圆弧部30B的延伸设置方向的端部固定有位于比压缩机壳体30靠下游侧处的进气管11。另外,涡旋通路34中的排气侧的端延伸至圆弧部30B中的排气侧的端。并且,涡旋通路34中的排气侧的部分由密封板40中的进气侧的端面40a封闭。即,密封板40的端面40a构成涡旋通路34的内壁面的一部分。另外,收容空间32中的排气侧的部分由密封板40的端面40a封闭。
在密封板40中的进气侧的端面40a与壳体主体39的筒状部30A中的排气侧的端面30Aa之间确保有间隙。该间隙作为使筒状部30A的收容空间32与圆弧部30B的涡旋通路34相连的连接通路33发挥作用。
如图7所示,在密封板40中的排气侧配置有轴承壳体50的主体部51。主体部51整体上为圆柱形状,从密封板40向排气侧延伸。在主体部51中的径向的中央部沿旋转轴线方向贯通有支承孔52。支承孔52的中心轴线与连结轴80的旋转轴线80a同轴。
如图9所示,在主体部51划分有用于从轴承壳体50的外部向主体部51的内部供给油的油导入通路53。油导入通路53的一端连接于支承孔52。油导入通路53的另一端在主体部51的外周面开口。另外,油导入通路53的另一端位于主体部51的外周面中的下侧。在油导入通路53连接有未图示的油供给管,经由油供给管向油导入通路53供给油。
在主体部51划分有用于从主体部51的内部向外部排出油的油排出空间54。油排出空间54的大部分位于比支承孔52靠下侧的位置。如图7所示,油排出空间54沿旋转轴线方向延伸。油排出空间54中的进气侧的端延伸至主体部51中的进气侧的端。油排出空间54中的进气侧的部分由密封板40中的排气侧的端面40b封闭。即,密封板40的端面40b构成油排出空间54的内壁面的一部分。油排出空间54在旋转轴线方向上从主体部51的两端以越朝向中央侧则越靠下侧的方式扩展。
如图7所示,在主体部51划分有使油排出空间54与主体部51的外部相连的油排出口55。油排出口55的一端连接于油排出空间54的最下部。油排出口55的另一端在主体部51的外周面开口。另外,油排出口55的另一端位于主体部51的外周面中的下侧,与油导入通路53的另一端(开口)相邻。在油排出口55连接有未图示的油排出管,经由油排出管从油排出口55排出油。
在主体部51划分有供冷却水流通的冷却水通路56。冷却水通路56沿旋转轴线方向延伸。从未图示的水泵压送的冷却水在冷却水通路56流通,通过与在冷却水通路56中流通的冷却水的热交换对轴承壳体50进行冷却。
在支承孔52的内部插入有大致圆筒形状的浮动轴承120。旋转轴线方向上的浮动轴承120的尺寸比旋转轴线方向上的主体部51的尺寸小。浮动轴承120配置在旋转轴线方向上的主体部51的中央部。如图9所示,在浮动轴承120沿浮动轴承120的径向贯通有供给孔121。供给孔121连通于油导入通路53。
经由轴承壳体50的油导入通路53向浮动轴承120的外周面与支承孔52的内周面之间供给油。因此,浮动轴承120以在供给到浮动轴承120的外周面与支承孔52的内周面之间的油中浮起这样的状态支承于轴承壳体50的主体部51。
在浮动轴承120的内部插入有连结轴80。经由供给孔121向连结轴80的外周面与浮动轴承120的内周面之间供给油。因此,连结轴80通过供给到连结轴80的外周面与浮动轴承120的内周面之间的油而被支承为能够旋转。
如图7所示,从轴承壳体50的主体部51的外周面中的比旋转轴线方向的中央部靠排气侧的部分向连结轴80的径向外侧突出有夹持凸缘部59。夹持凸缘部59遍及连结轴80的周向整个区域地延伸,形成为大致圆环形状。
如图8所示,在轴承壳体50的排气侧配置有涡轮壳体60。涡轮壳体60具备从轴承壳体50向排气侧延伸的大致圆筒形状的筒状部60B、和以包围筒状部60B的外周的方式延伸的大致圆弧形状的圆弧部60A。圆弧部60A包围筒状部60B中的比旋转轴线方向的中央部稍靠进气侧的部分。
从涡轮壳体60的筒状部60B的外周面中的进气侧的端部向连结轴80的径向外侧突出有夹持凸缘部68。夹持凸缘部68遍及连结轴80的周向整个区域地延伸,形成为大致圆环形状。涡轮壳体60的夹持凸缘部68的外径与轴承壳体50的夹持凸缘部59的外径大致相同。
在涡轮壳体60的夹持凸缘部68及轴承壳体50的夹持凸缘部59的径向外侧安装有作为固定构件的V形夹紧件140。V形夹紧件140沿连结轴80的周向延伸,整体上为圆环形状。V形夹紧件140在与V形夹紧件140的延伸设置方向正交的剖视图中成为连结轴80的径向内侧打开的大致V字形状。在V形夹紧件140的径向内侧的部分配置涡轮壳体60的夹持凸缘部68及轴承壳体50的夹持凸缘部59,通过V形夹紧件140将涡轮壳体60的夹持凸缘部68与轴承壳体50的夹持凸缘部59沿旋转轴线方向夹紧而彼此固定。另外,在涡轮壳体60的筒状部60B与轴承壳体50的主体部51之间配置有隔热板130,该隔热板130抑制在涡轮壳体60的内部流通的排气的热向轴承壳体50的传递。
在圆弧部60A划分有用于从涡轮壳体60的外部导入排气的涡旋通路61。涡旋通路61以包围涡轮叶轮90的方式沿以连结轴80的旋转轴线80a为中心的周向延伸。如图4所示,从涡轮壳体60中的圆弧部60A的延伸设置方向的端部向涡旋通路61的径向外侧突出有上游侧凸缘部66。在上游侧凸缘部66,通过未图示的螺栓固定有位于比涡轮壳体60靠上游侧处的排气管13。在本实施方式中,两个涡旋通路61被圆弧部60A划分,上述两个涡旋通路61沿旋转轴线方向并排设置。
筒状部60B的内部空间中的进气侧的一部分成为用于收容涡轮叶轮90的收容空间62。收容空间62的中心轴线与连结轴80的旋转轴线80a同轴。
从收容空间62中的排气侧的端向排气侧延伸有排出通路63。排出通路63中的排气侧的端延伸至筒状部60B中的排气侧的端,并在涡轮壳体60的外表面开口。因此,向收容空间62导入的排气经由排出通路63向涡轮壳体60的外部排出。在涡轮壳体60的筒状部60B中的排气侧的端部固定有位于比涡轮壳体60靠下游侧处的排气管13。
在涡轮壳体60中的圆弧部60A及筒状部60B划分有使涡旋通路61与排出通路63相连的旁通通路64。即,旁通通路64绕开涡轮叶轮90。旁通通路64从涡旋通路61朝向排出通路63的下游端大致直线状地延伸。在本实施方式中,与两个涡旋通路61对应地划分有两个旁通通路64。
如图13所示,在涡轮壳体60安装有用于对旁通通路64进行开闭的废气旁通阀150。废气旁通阀150中的轴151贯通涡轮壳体60的筒状部60B的壁部,以能够旋转的方式支承于涡轮壳体60。从轴151中的涡轮壳体60的内部侧的端部向径向外侧延伸有阀芯152。阀芯152配置在涡轮壳体60中的排出通路63。
如图2所示,轴151中的涡轮壳体60的外部侧的端部连结于传递驱动力的连杆机构170的一端部。连杆机构170的另一端部连结于致动器180。致动器180经由固定板185固定于压缩机壳体30中的壳体主体39的圆弧部30B。当将致动器180的驱动力经由连杆机构170向废气旁通阀150传递时,废气旁通阀150对旁通通路64进行开闭。
<涡轮增压器20的各部的结构>
接着,对涡轮增压器20的各部分的结构更具体地进行说明。首先,对轴承壳体50、浮动轴承120以及连结轴80等的详细情况进行说明。
<轴承壳体50及浮动轴承120的结构>
如图7所示,轴承壳体50中的支承孔52可以大致分为位于比油排出空间54靠排气侧处的排气侧支承孔52a、和位于比排气侧支承孔52a靠进气侧处的进气侧支承孔52b。进气侧支承孔52b的内径比浮动轴承120的外径稍大。另外,旋转轴线方向上的进气侧支承孔52b的尺寸比旋转轴线方向上的浮动轴承120的尺寸稍大。在支承孔52中的进气侧支承孔52b的内部插入浮动轴承120。如图9所示,在支承孔52中的进气侧支承孔52b连接有油导入通路53的一端。
如图7所示,在轴承壳体50中的主体部51划分有从支承孔52中的进气侧支承孔52b向下方延伸的贯通孔57。贯通孔57的下端连接于油排出空间54。油排出口55位于贯通孔57的延长线上。另外,贯通孔57的下侧部分的内径比上侧部分的内径大,在贯通孔57中,在下侧部分与上侧部分的边界部分具有台阶。
如图10A所示,在浮动轴承120沿浮动轴承120的径向贯通有固定孔122。固定孔122的中心轴线与贯通孔57的中心轴线同轴。如图7所示,在固定孔122及贯通孔57插通有固定销129,浮动轴承120被固定为无法相对于轴承壳体50的主体部51旋转且无法在旋转轴线方向上移动。固定销129通过贯通孔57的台阶而在轴向上定位,固定销129的上端不与连结轴80的外周面抵接。
如图11所示,连结轴80中的轴主体81沿旋转轴线方向延伸,整体上为圆棒状。轴主体81从排气侧的端起能够依次大致分为大径部82、外径比大径部82小的中径部83、以及外径比中径部83小的小径部84。
大径部82的外径比轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内径稍小。旋转轴线方向上的大径部82的尺寸与旋转轴线方向上的轴承壳体50的排气侧支承孔52a的尺寸大致相同。
如图11所示,第1凹部82a从大径部82的外周面向连结轴80的径向内侧凹陷。第1凹部82a遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。如图7所示,在第1凹部82a安装有抑制涡轮壳体60的内部的排气向轴承壳体50的内部的流入的第1密封构件106。第1密封构件106为沿连结轴80的周向延伸的C字状。在该实施方式中,第1密封构件106在连结轴80的周向上遍及约359度地延伸。换言之,第1密封构件106成为在环的一部分设置有缺口这样的形状。第1密封构件106的外径与轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内径大致相同。
如图11所示,第2凹部82b从大径部82的外周面中的比第1凹部82a靠进气侧的部分向连结轴80的径向内侧凹陷。第2凹部82b遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。如图7所示,在第2凹部82b安装有抑制涡轮壳体60的内部的排气向轴承壳体50的内部的流入的第2密封构件107。第2密封构件107为沿连结轴80的周向延伸的C字状。在该实施方式中第2密封构件107在连结轴80的周向上遍及约359度地延伸。换言之,第2密封构件107成为在环的一部分设置有缺口这样的形状。第2密封构件107的外径与轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内径大致相同。
如图7所示,连结轴80的大径部82插入轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内部。因此,在连结轴80中的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内周面之间介有第1密封构件106。另外,在连结轴80中的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内周面之间的、比第1密封构件106靠进气侧的位置介有第2密封构件107。
以使得在从旋转轴线方向观察时,第2密封构件107的C字的缺口的部分位于相对于第1密封构件106的C字的缺口的部分180度对称的位置的方式安装第2密封构件107。因此,在从旋转轴线方向观察时,在连结轴80的周向整个区域中介有第1密封构件106及第2密封构件107中的至少一方。
如上所述,在轴承壳体50划分有冷却水通路56。通过与在冷却水通路56中流通的冷却水的热交换对轴承壳体50进行冷却。冷却水通路56中的排气侧的端延伸到第1密封构件106及第2密封构件107的附近。具体而言,冷却水通路56中的排气侧的端延伸到比第2密封构件107靠排气侧的位置。另外,冷却水通路56中的排气侧的端部被划分为从径向外侧包围第1密封构件106及第2密封构件107。
连结轴80中的中径部83的外径比浮动轴承120的内径稍小。旋转轴线方向上的中径部83的尺寸比旋转轴线方向上的浮动轴承120的尺寸稍大。中径部83插入浮动轴承120的内部。因此,经由供给孔121向连结轴80的中径部83的外周面与浮动轴承120的内周面之间供给油。另外,中径部83中的排气侧的一部分从浮动轴承120向排气侧突出。从中径部83中的从浮动轴承120突出的部分向连结轴80的径向外侧突出有限制部85。限制部85遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。限制部85的外径比支承孔52的进气侧支承孔52b的内径稍小,而与浮动轴承120的外径大致相同。限制部85与浮动轴承120中的排气侧的端面125相对。另外,连结轴80中的限制部85位于支承孔52的进气侧支承孔52b的内部。
连结轴80中的小径部84的外径比密封板40的插通孔41的内径小。在小径部84中的中径部83侧的端部安装有整体上为筒状的限制衬套110。限制衬套110中的排气侧的端部与小径部84与中径部83的边界部的台阶抵接。
限制衬套110中的衬套主体111为沿旋转轴线方向延伸的大致圆筒形状。衬套主体111的外径比支承孔52的进气侧支承孔52b的内径小,比密封板40的插通孔41的内径稍小。衬套主体111的内径与连结轴80中的小径部84的外径大致相同。衬套主体111固定于小径部84而与小径部84一体地旋转。在本实施方式中,在从排气侧观察进气侧时,连结轴80向连结轴80的周向的第1侧(顺时针旋转侧)旋转。
从衬套主体111的外周面中的排气侧的端部向连结轴80的径向外侧突出有限制环部112。即,限制环部112从连结轴80中的轴主体81的外周面向径向外侧突出。限制环部112遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。限制环部112的外径比支承孔52的进气侧支承孔52b的内径稍小,与浮动轴承120的外径大致相同。限制环部112与浮动轴承120中的进气侧的端面128相对。另外,连结轴80上的限制环部112位于支承孔52的进气侧支承孔52b的内部。
从衬套主体111的外周面中的旋转轴线方向的大致中央部向连结轴80的径向外侧突出有圆环部113。圆环部113遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。圆环部113在旋转轴线方向上与限制环部112分离。因此,在圆环部113与限制环部112之间划分有圆环槽部114作为大致圆环形状的空间。另外,圆环槽部114位于支承孔52的进气侧支承孔52b的内部。因此,圆环槽部114中的径向外侧由支承孔52的进气侧支承孔52b的内周面划分。
第1凹部111a从衬套主体111的外周面中的进气侧的端部向连结轴80的径向内侧凹陷。第1凹部111a遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。在第1凹部111a安装有抑制压缩机壳体30的内部的进气向轴承壳体50的内部的流入的第1密封环101。第1密封环101为圆环形状。第1密封环101的外径与密封板40的插通孔41的内径大致相同。
另外,第2凹部111b从衬套主体111的外周面中的进气侧的端部中的比第1凹部111a靠排气侧的部分向连结轴80的径向内侧凹陷。第2凹部111b遍及连结轴80的周向整个区域地呈环状地延伸。在第2凹部111b安装有抑制压缩机壳体30的内部的进气向轴承壳体50的内部的流入的第2密封环102。第2密封环102为圆环形状。第2密封环102的外径与密封板40的插通孔41的内径大致相同。
限制衬套110的衬套主体111中的进气侧的端部插通于密封板40的插通孔41的内部。因此,在限制衬套110的衬套主体111的外周面与密封板40的插通孔41的内周面之间介有第1密封环101。另外,在限制衬套110的衬套主体111的外周面与密封板40的插通孔41的内周面之间的、比第1密封环101靠排气侧的位置介有第2密封环102。小径部84的进气侧的一部分位于压缩机壳体30的收容空间32。
如图10B所示,浮动轴承120的端面125能够大致分为与连结轴80的限制部85相对的平台面(英文:land)125a、和相对于平台面125a倾斜的斜面(英文:tapered surface)125b。
平台面125a为与连结轴80的旋转轴线80a正交的平坦的面。平台面125a在连结轴80的周向上彼此分离地配置有4个。4个平台面125a的分离幅度在连结轴80的周向上成为相等间隔。在图10B中省略一部分的标号。
斜面125b分别配置于在连结轴80的周向上相邻的平台面125a之间。即,斜面125b在连结轴80的周向上配置有4个。另外,斜面125b在连结轴80的周向上与平台面125a相邻。即,在连结轴80的周向上平台面125a与斜面125b连接。斜面125b相对于平台面125a向旋转轴线方向凹陷。关于斜面125b,越靠连结轴80的旋转方向侧即周向的第1侧(图10B中的顺时针旋转侧)则凹陷深度越浅。即,斜面125b以越靠连结轴80的周向的第1侧则在旋转轴线方向上越接近限制部85的方式倾斜。另外,斜面125b中的连结轴80的周向的第1侧的端与平台面125a共面。
槽部125c从斜面125b向旋转轴线方向凹陷。槽部125c位于周向的第2侧(图10B中的逆时针旋转侧)的斜面125b中的端部,该周向的第2侧为与连结轴80的旋转方向侧相反的一侧。槽部125c从端面125中的内周缘125d向连结轴80的径向外侧呈直线状地延伸。槽部125c越朝向连结轴80的径向外侧则凹陷深度越浅,在延伸至斜面125b的径向外侧的边缘之前深度成为零。也就是说,槽部125c中的连结轴80的径向外侧的端部没有延伸至端面125中的外周缘125e。浮动轴承120的端面128是与端面125同样的结构,所以省略浮动轴承120的端面128的说明。
如图7所示,油排出空间54具备位于进气侧的端部的进气侧端部空间54a、位于旋转轴线方向的中央部的中央空间54b、以及位于排气侧的端部的排气侧端部空间54c。中央空间54b的整个区域位于比连结轴80靠下侧的位置。
进气侧端部空间54a延伸至比连结轴80靠上侧的位置。另外,进气侧端部空间54a以从径向外侧包围连结轴80上的限制衬套110的方式扩展,整体上为圆环形状。
排气侧端部空间54c延伸至比连结轴80靠上侧的位置。另外,排气侧端部空间54c以从径向外侧包围连结轴80的中径部83中的比限制部85靠排气侧的部分的方式扩展,整体上为圆环形状。
从油排出空间54的中央空间54b中的进气侧的部分向上侧延伸有油排出空间54的进气侧环状空间54d。进气侧环状空间54d被划分为从径向外侧包围浮动轴承120中的进气侧的端部,整体上为圆环形状。进气侧环状空间54d和浮动轴承120的端面128与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112之间的空间相连。
从油排出空间54的中央空间54b中的排气侧的部分向上侧延伸有油排出空间54的排气侧环状空间54e。排气侧环状空间54e被划分为从径向外侧包围浮动轴承120中的排气侧的端部,整体上为圆环形状。排气侧环状空间54e和浮动轴承120的端面125与连结轴80中的限制部85之间的空间相连。
<压缩机叶轮70及压缩机壳体30等的具体结构>
接着,对压缩机叶轮70及压缩机壳体30等的详细情况进行说明。
如图11所示,压缩机叶轮70中的轴部73沿旋转轴线方向延伸,整体上为圆筒形状。轴部73的内径与连结轴80的小径部84的外径大致相同。在轴部73的内部插入连结轴80的小径部84。轴部73通过螺母76固定于连结轴80的小径部84。
从轴部73的外周面向连结轴80的径向外侧突出有叶片部71。叶片部71遍及轴部73中的旋转轴线方向的大致整个区域地延伸。在从排气侧观察进气侧时,叶片部71以越朝向进气侧则在连结轴80的周向上越靠顺时针旋转侧的方式弯曲。叶片部71在连结轴80的周向上彼此分离地配置有6个。各叶片部71以连结轴80的周向的分离宽度相等的方式等间隔地配置。
从轴部73的外周面向连结轴80的径向外侧突出有辅助叶片部72。辅助叶片部72配置在沿连结轴80的周向排列的叶片部71之间。在本实施方式中,与叶片部71的数量对应地配置有合计6个辅助叶片部72。辅助叶片部72具有比旋转轴线方向上的叶片部71的长度短的长度。另外,辅助叶片部72中的进气侧的端位于轴部73中的旋转轴线方向的大致中央。因此,叶片部71中的进气侧的端位于比辅助叶片部72中的进气侧的端靠进气侧的位置。另外,在从排气侧观察进气侧时,辅助叶片部72以越朝向进气侧则在连结轴80的周向上则越靠顺时针旋转侧的方式弯曲。
如图6所示,从配置有压缩机叶轮70的壳体主体39中的收容空间32向进气侧延伸有插通孔31的小径部31b。从小径部31b向进气侧延伸有插通孔31中的大径部31a。大径部31a延伸至筒状部30A的端部。即,插通孔31的大径部31a向壳体主体39的外部开口。大径部31a的内径比小径部31b的内径大。
在插通孔31的大径部31a安装有用于对向压缩机叶轮70导入的进气进行整流的进气通道36A。进气通道36A具备大致圆筒形状的筒状构件36。旋转轴线方向上的筒状构件36的尺寸与旋转轴线方向上的壳体主体39的大径部31a的尺寸大致相同。筒状构件36的外径与壳体主体39的大径部31a的内径大致相同。另外,筒状构件36的内径与壳体主体39的小径部31b的内径大致相同。筒状构件36嵌入壳体主体39的大径部31a。筒状构件36的内部空间与壳体主体39的小径部31b的内部空间一起作为向壳体主体39的收容空间32导入进气的导入通路35发挥作用。
如图6所示,从筒状构件36(导入通路35)的内壁面向连结轴80的径向内侧突出有大致四边形板状的引导叶片37。引导叶片37相对于旋转轴线方向平行地延伸。在此,将在旋转轴线方向上距筒状构件36的进气侧的端的距离与距叶片部71的进气侧的端的距离相等的点设为中点X。引导叶片37从筒状构件36中的进气侧的端延伸到比中点X靠排气侧(叶片部71侧)处。引导叶片37在连结轴80的周向上彼此分离地配置有7个。即,引导叶片37的数量(7个)是比叶片部71的数量(6个)大的最小的奇数。另外,各引导叶片37以连结轴80的周向的分离幅度相等的方式配置。在本实施方式中,引导叶片37是通过树脂成型而与筒状构件36一体地构成的一体成形件。另外,在本实施方式中,由进气通道36A及壳体主体39构成压缩机壳体30。进气通道36A通过树脂成型而与比压缩机壳体30靠上游侧的进气管11一起一体地构成。
<密封板40的周边结构>
接着,对密封板40与轴承壳体50的组装构造的详细情况进行说明。
如图5所示,从轴承壳体50的主体部51的外周面中的进气侧的端部向连结轴80的径向外侧突出有支承部58。支承部58中的进气侧的面与密封板40中的排气侧的面抵接。即,密封板40从进气侧与轴承壳体50的支承部58抵接。在支承部58设置有未图示的螺栓孔,通过插通于螺栓孔的螺栓192将支承部58(轴承壳体50)固定于密封板40。
如图9所示,支承部58在连结轴80的周向上彼此分离地配置有3个。在此,将3个支承部58中的一个(在图9中为最右侧的支承部58)设为第1支承部58a,将3个支承部58中的除第1支承部58a以外的一个(在图9中为最左侧的支承部58)设为第2支承部58b。另外,将3个支承部58中的除第1支承部58a及第2支承部58b以外的那一个(在图9中为最上侧的支承部58)设为第3支承部58c。另外,将与连结轴80的旋转轴线80a正交并且通过第1支承部58a的中央的直线设为假想直线58d。
第1支承部58a位于比连结轴80的旋转轴线80a靠沿假想直线58d的方向的第1侧(图9中的右下侧)处。另外,第2支承部58b及第3支承部58c位于比连结轴80的旋转轴线80a靠沿假想直线58d的方向的第2侧(图9中的左上侧)处。即,第1支承部58a在沿假想直线58d的方向上位于以连结轴80的旋转轴线80a为中心而与第2支承部58b相反的一侧。另外,第1支承部58a在沿假想直线58d的方向上位于以连结轴80的旋转轴线80a为中心而与第3支承部58c相反的一侧。
<连结轴80与涡轮叶轮90的连结构造>
接着,对连结轴80与涡轮叶轮90的连结构造的详细情况进行说明。
如图7所示,从轴主体81的大径部82中的排气侧的端向排气侧延伸有大致圆柱形状的连结部86。连结部86的外径比大径部82的外径小。大径部82与连结部86的边界部分为曲面,为所谓的圆角形状。在连结部86固定有涡轮叶轮90。
如图11所示,涡轮叶轮90中的轴部92沿旋转轴线方向延伸,整体上为圆柱形状。轴部92的外径比连结轴80的连结部86的外径大,与连结轴80的大径部82的外径大致相同。
大致圆柱形状的连结凹部93从轴部92中的进气侧的端面向排气侧凹陷。连结凹部93的内径与连结轴80的连结部86的外径大致相同。连结凹部93中的进气侧的开口边缘为倒角形状。在轴部92中的连结凹部93的内部插入连结轴80中的连结部86。并且,在连结轴80中的大径部82的排气侧的端面与涡轮叶轮90中的轴部92的进气侧的端面抵接的状态下,将连结轴80与涡轮叶轮90固定。在本实施方式中,连结轴80与涡轮叶轮90通过焊接而固定。
从轴部92的外周面向连结轴80的径向外侧突出有叶片部91。叶片部91遍及轴部92中的旋转轴线方向的大致整个区域地延伸。叶片部91在连结轴80的周向上彼此分离地配置有9个。各叶片部91以连结轴80的周向的分离幅度相等的方式等间隔地配置。
<轴承壳体50与涡轮壳体60的连结构造>
接着,对轴承壳体50与涡轮壳体60的连结构造的详细情况进行说明。
如图7所示,作为轴承壳体50的主体部51中的比夹持凸缘部59靠排气侧的端部的连结部51a的外径比轴承壳体50的主体部51中的比夹持凸缘部59靠进气侧的部分的外径小。连结部51a从进气侧的端起能够依次大致分为连结大径部51b、和外径比连结大径部51b小的连结小径部51c。在连结大径部51b与连结小径部51c的边界部具有在连结轴80的周向整个区域中延伸的台阶,构成该台阶的连结大径部51b中的排气侧的端面作为夹持面51d发挥作用。夹持面51d为与连结轴80的旋转轴线80a正交的平坦的面。
如图8所示,涡轮壳体60中的筒状部60B的内部空间中的、比收容空间62靠进气侧的部分成为供轴承壳体50的连结部51a插入的连结孔67。如图7所示,连结孔67从进气侧的端起能够依次大致分为连结大径孔67a、和内径比连结大径孔67a小的连结小径孔67b。连结大径孔67a的内径与轴承壳体50的连结大径部51b的外径大致相同。另外,连结小径孔67b的内径比轴承壳体50的连结小径部51c的外径大。在连结大径孔67a与连结小径孔67b的边界部具有在连结轴80的周向整个区域中延伸的台阶,构成该台阶的连结小径孔67b中的进气侧的端面作为夹持面67d发挥作用。夹持面67d为与连结轴80的旋转轴线80a正交的平坦的面。在涡轮壳体60中的连结孔67的内部插入轴承壳体50中的连结部51a。
在轴承壳体50中的连结部51a与涡轮壳体60中的连结孔67之间配置有整体上为圆环形状的隔热板130。作为隔热板130的径向外侧的部分的外周部133为平板圆环形状。外周部133的外缘的直径比涡轮壳体60中的连结孔67的连结大径孔67a的内径小。外周部133在外周部133的厚度方向上被夹在轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d与涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d之间。另外,如上所述,外周部133为平板环形状,所以外周部133在连结轴80的周向整个区域中被夹在轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d与涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d之间。外周部133的内缘的直径比涡轮壳体60的夹持面67d的内缘的直径小。从外周部133的内缘向排气侧延伸有弯曲部132。弯曲部132以越靠排气侧则越靠连结轴80的径向内侧的方式弯曲。弯曲部132从外周部133的内缘的整个区域延伸。从弯曲部132的内缘向连结轴80的径向内侧延伸有内周部131。内周部131从弯曲部132的内缘的整个区域延伸,并且为平板圆环形状。在隔热板130的外周部133被夹着的状态下,弯曲部132在旋转轴线方向上发生弹性变形,内周部131与轴承壳体50的连结部51a中的排气侧的端部抵接。另外,隔热板130的内周部131配置在轴承壳体50中的连结部51a与涡轮叶轮90的叶片部91之间。
作为轴承壳体50的夹持凸缘部59中的排气侧的端面的相对面59a与连结轴80的旋转轴线80a正交。另外,作为涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的进气侧的端面的相对面68a与连结轴80的旋转轴线80a正交。轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a在旋转轴线方向上彼此相对。在轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a在旋转轴线方向上相对的整个区域中,两者在旋转轴线方向上分离,在两者之间产生间隙。
<废气旁通阀150的周边结构>
接着,对涡轮壳体60的旁通通路64及废气旁通阀150的详细情况进行说明。
如图8所示,在涡轮壳体60中,与两个涡旋通路61对应地划分有两个旁通通路64(在图8中仅图示出1个旁通通路64)。两个旁通通路64朝向涡轮壳体60的内部开口,并且它们的开口位置并排设置。以包围涡轮壳体60的内壁面中的旁通通路64的出口部分64a的开口边缘的方式设置有阀座65。在本实施方式中,阀座65成为从涡轮壳体60的内壁面突出的圆筒状,在其内部分别划分出两个旁通通路64的出口部分64a。作为阀座65的端面的抵接面65a为平坦的面。
如图13所示,在涡轮壳体60的筒状部60B的壁部贯通有贯通孔69。贯通孔69位于涡轮壳体60中的比阀座65靠下游侧的位置。贯通孔69的中心轴线相对于阀座65的抵接面65a平行。在贯通孔69的内部插入有圆筒形状的衬套160。衬套160的外径与贯通孔69的内径大致相同。衬套160的中心轴线与贯通孔69的中心轴线同轴。
如图13所示,在涡轮壳体60安装有对旁通通路64进行开闭的废气旁通阀150。废气旁通阀150的轴151为大致圆柱形状。轴151的外径与衬套160的内径大致相同。轴151插通于衬套160的内部,以能够旋转的方式支承于涡轮壳体60。轴151的旋转轴线151a与贯通孔69的中心轴线同轴。另外,如上所述,贯通孔69位于涡轮壳体60中的比阀座65靠下游侧的位置,所以轴151的旋转轴线151a在与阀座65的抵接面65a正交的方向上位于从阀座65的抵接面65a向在旁通通路64中流通的排气的下游侧离开的位置。
从轴151中的涡轮壳体60的内部侧的端部向轴151的径向外侧延伸有阀芯152的连接部153。如图12C所示,在连接部153连接有大致圆板形状的阀主体154。阀主体154中的位于与连接部153相反的一侧的面相对于轴151的周向交叉,并作为相对于涡轮壳体60的阀座65的抵接面154a发挥作用。阀主体154的抵接面154a的整个区域为平坦的面。另外,连接部153中的与阀主体154的抵接面154a正交的方向的尺寸越靠轴151侧(图12C中的左侧)则越大。在本实施方式中,轴151与阀芯152通过铸造而一体地构成。因此,废气旁通阀150是轴151与阀芯152一体地构成的一体成形件。
如图2所示,废气旁通阀150的轴151中的涡轮壳体60的外部侧的端部连结于连杆机构170。具体而言,轴151连结于大致长方形板状的连杆臂171的一端部。连杆臂171的另一端部连结于整体上为棒状的连杆172的一端部。因此,在轴151的径向上,连杆172与连杆臂171的连结中心177和连杆臂171与轴151的连结中心176分离。连杆172整体上从排气侧向进气侧延伸。连杆172的另一端部连结于致动器180的输出轴。
如图2所示,当连杆172通过致动器180的驱动而向连杆172的长方向的第1侧(左侧)运动时,连杆臂171将连杆172的运动变换为旋转运动,向轴151的周向的第1侧(逆时针旋转侧)旋转。并且,废气旁通阀150向轴151的周向的第1侧旋转。于是,阀芯152的抵接面154a与涡轮壳体60的阀座65的抵接面65a抵接。这样,旁通通路64的下游端被废气旁通阀150的阀芯152覆盖,从而使旁通通路64成为全闭状态。在本实施方式中,阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a抵接而废气旁通阀150不能再向关闭侧旋转的状态为全闭状态。在本实施方式中,如图13所示,在旁通通路64的全闭状态下,沿连杆172的长方向的假想直线172a相对于与阀座65的抵接面65a平行的假想平面65b交叉。
另一方面,如图2所示,当连杆172通过致动器180的驱动而向连杆172的长方向的第2侧(右侧)运动时,连杆臂171将连杆172的运动变换为旋转运动,并向轴151的周向的第2侧(顺时针旋转侧)旋转。并且,废气旁通阀150向轴151的周向的第2侧旋转。于是,阀芯152的抵接面154a与涡轮壳体60的阀座65的抵接面65a分离。这样,旁通通路64的下游端不被废气旁通阀150的阀芯152覆盖,从而旁通通路64成为打开状态。
如图12A所示,阀芯152的抵接面154a以如下方式倾斜:在轴151的旋转轴线方向上越离开连杆臂171(越靠下侧),则相对于轴151的旋转轴线151a越靠轴151的径向外侧(左侧)。因此,在旁通通路64的全闭状态下,阀芯152的抵接面154a以如下方式倾斜:在轴151的旋转轴线方向上越离开连杆臂171,则相对于轴151的旋转轴线151a越靠连杆172的长方向的第1侧(阀座65所在的一侧)。在本实施方式中,阀芯152的抵接面154a相对于轴151的旋转轴线151a倾斜1度以下。图12A夸张地示出了阀芯152的抵接面154a相对于轴151的旋转轴线151a的倾斜。
在与轴151的旋转轴线151a正交并且包括阀座65的抵接面65a的截面中,如图12C所示,将与阀芯152的抵接面154a正交的方向上的从阀芯152的抵接面154a到轴151的旋转轴线151a为止的距离中的最长的距离设为距离A。另外,在与轴151的旋转轴线151a正交并且包括阀座65的抵接面65a的截面中,如图13所示,将与阀座65的抵接面65a正交的方向上的从阀座65的抵接面65a到轴151的旋转轴线151a为止的距离设为距离B。在本实施方式中,以使得距离A比距离B短的方式设计阀主体154的抵接面154a相对于阀座65的抵接面65a的位置。
<旁通通路64和催化剂15的结构>
接着,对旁通通路64与催化剂15的位置关系的详细情况进行说明。
如图8所示,催化剂15中的筒状部16从排气管13的上游侧向下游侧呈直线状地延伸。筒状部16为圆筒形状。在筒状部16的内部设置有划分筒状部16的内部空间的多个划分壁17。划分壁17与筒状部16的中心轴线16a平行地从筒状部16的上游端延伸到下游端。划分壁17由沿与筒状部16的中心轴线16a正交的第1方向延伸的多个第1划分壁17a、和沿与第1方向正交的第2方向延伸的多个第2划分壁17b构成。因此,在从沿筒状部16的中心轴线16a的方向观察时,多个第1划分壁17a及多个第2划分壁17b成为格子状。图8减少划分壁17的数量而简化地示出了催化剂15的结构。
催化剂15的上游端面的中央部位于旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b上。另外,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的第1划分壁17a交叉。如图8所示,在从与旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b及催化剂15的筒状部16的中心轴线16a分别正交的方向观察时,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C为30度。在本实施方式中,两个旁通通路64的出口部分64a平行地延伸。
<将涡轮叶轮90与连结轴80焊接的制造方法>
接着,对将涡轮叶轮90的轴部92中的进气侧的端部与连结轴80的大径部82中的排气侧的端部的接触部分焊接的制造方法进行说明。首先,对用于焊接的焊接装置200进行说明。
如图14所示,焊接装置200具备用于调整涡轮叶轮90与连结轴80的焊接位置的升降台201。升降台201的上表面能够通过未图示的致动器而升降。在升降台201的上表面安装有用于支承连结轴80的进气侧的端部的下部卡盘202。下部卡盘202能够相对于升降台201旋转。下部卡盘202的旋转轴线沿上下方向延伸。另外,在升降台201的上表面安装有用于划分真空空间的真空室(英文:vacuum chamber)206。通过从真空室206的内部排出空气,真空室206的内部成为大致真空。在真空室206的上部安装有用于支承涡轮叶轮90的排气侧的端部的上部卡盘203。上部卡盘203位于下部卡盘202的旋转轴线上。另外,上部卡盘203与下部卡盘202同轴,能够相对于真空室206旋转。上部卡盘203连结于电动马达204。被上部卡盘203支承的涡轮叶轮90及连结轴80通过电动马达204的驱动而旋转。另外,在真空室206的侧部安装有用于照射电子束的电子枪205。
然后,对将涡轮叶轮90的轴部92中的进气侧的端部与连结轴80的大径部82中的排气侧的端部的接触部分焊接的制造方法具体地进行说明。
首先,将连结轴80的连结部86插入涡轮叶轮90的轴部92的连结凹部93的内部。接着,由下部卡盘202支承连结轴80中的进气侧(下侧)的端部,由上部卡盘203支承涡轮叶轮90的排气侧(上侧)的端部。然后,从真空室206的内部排出空气,使真空室206的内部成为大致真空状态。
接着,针对涡轮叶轮90的轴部92中的进气侧的端部与连结轴80的大径部82中的排气侧的端部的接触部分,在连结轴80的径向外侧配置电子枪205。然后,从该电子枪205照射电子束(例如,电流为几mA,电压为几十kV)。在由电子枪205照射了电子束的状态下,使涡轮叶轮90及连结轴80绕连结轴80的旋转轴线80a旋转1周(例如,花费数秒的时间进行旋转)来进行临时焊接。
然后,增大由电子枪205进行的电子束的输出(例如,电流为十几mA,电压为几十kV)。然后,针对涡轮叶轮90的轴部92中的进气侧的端部与连结轴80的大径部82中的排气侧的端部的接触部分,在连结轴80的径向外侧配置电子枪205。然后,从电子枪205照射电子束。然后,在由电子枪205照射了电子束的状态下,使涡轮叶轮90及连结轴80绕连结轴80的旋转轴线80a旋转1周(例如,花费数秒的时间进行旋转)来进行正式焊接。
接着,减小由电子枪205进行的电子束的输出(例如,电流为几mA,电压为几十kV)。然后,针对涡轮叶轮90的轴部92中的进气侧的端部与连结轴80的大径部82中的排气侧的端部的接触部分,在连结轴80的径向外侧配置电子枪205。然后,从电子枪205照射电子束。然后,在由电子枪205照射了电子束的状态下,使涡轮叶轮90及连结轴80绕连结轴80的旋转轴线80a旋转1周(例如,花费数秒的时间进行旋转)来进行回火。
在上述的临时焊接的工序中,涡轮叶轮90的轴部92与连结轴80的大径部82的连结强度没有达到可以承受涡轮增压器20的驱动的连结强度。另外,在上述的回火的工序中,涡轮叶轮90的轴部92与连结轴80的大径部82不熔融。因此,在本实施方式中,在上述的正式焊接的工序中,仅进行一次涡轮叶轮90的轴部92与连结轴80的大径部82的连结强度成为可以承受涡轮增压器20的驱动的连结强度的焊接。
对本实施方式的作用及效果进行说明。
(1)关于与引导叶片37的周边结构相关的效果。
(1-1)在涡轮增压器20中,当压缩机壳体30的内部的压缩机叶轮70旋转时,从比压缩机壳体30靠上游侧的进气管11向导入通路35导入的进气经由收容空间32、连接通路33以及涡旋通路34向比压缩机壳体30靠下游侧的进气管11排出。
如图6所示,从压缩机壳体30中的筒状构件36(导入通路35)的内壁面向连结轴80的径向内侧突出有大致四边形板状的引导叶片37。因此,在导入通路35的径向外侧的部分中,在导入通路35中的具有引导叶片37的部分中没有进气流动,在导入通路35中的相邻的引导叶片37之间的部分中有进气流动而产生与引导叶片37的数量相应的进气流。于是,在导入通路35中的比引导叶片37靠下游侧的位置,产生了进气流的部分的进气的流动强,另一方面,不产生进气流的部分的进气的流动弱。当像这样在导入通路35的周向上进气的流动的强度存在偏差时,产生进气流而进气的流动强的部分与压缩机叶轮70中的叶片部71的上游端部接触,从而在压缩机叶轮70整体产生振动。
在此,假设引导叶片37的数量与压缩机叶轮70的叶片部71的数量同为7个。在该情况下,与引导叶片37的数量相应的进气流的数量为7个,而与压缩机叶轮70的叶片部71的数量同为7个,所以从导入通路35向下游侧流动的各个进气流在相同的时刻与压缩机叶轮70的叶片部71的上游端部碰撞。于是,由于进气流与叶片部71的上游端部碰撞而产生的振动重叠,从而在压缩机叶轮70可能会产生过大的振动。
在本实施方式中,引导叶片37的数量(7个)是比叶片部71的数量(6个)大的最小的奇数。即,引导叶片37的数量与压缩机叶轮70的叶片部71的数量不相同,也不是叶片部71的数量的倍数。因此,进气流不在相同的时刻与压缩机叶轮70的叶片部71的上游端部碰撞,所以不在相同的时刻产生由于进气流与叶片部71的上游端部碰撞而产生的振动。由此,由于进气流与叶片部71的上游端部碰撞而产生的各个振动彼此干涉,压缩机叶轮70整体的振动容易衰减。
另外,引导叶片37的数量比叶片部71的数量多,所以与引导叶片37的数量比叶片部71的数量少的结构相比,与引导叶片37的数量相应的进气流的数量多。因此,能够减小进气流与叶片部71碰撞而产生的各个叶片部71的振动。进而,引导叶片37的数量是比叶片部71的数量大的奇数中的最小值,并且是必要最小限度的数量,所以能够使因引导叶片37的存在引起的进气阻力的增大成为最小。
(1-2)叶片部71中的进气侧的端位于比辅助叶片部72中的进气侧的端靠进气侧的位置。在此,在进气从导入通路35向收容空间32流动时,压缩机叶轮70旋转,所以从导入通路35向收容空间32流动的进气的大部分与叶片部71的上游端部接触。因此,由于进气流与压缩机叶轮70碰撞而产生的振动的大部分通过进气流与叶片部71碰撞而产生。因此,引导叶片37的数量与辅助叶片部72的数量的关系给予压缩机叶轮70的振动的影响极小。在本实施方式中,引导叶片37的数量相对于叶片部71的数量来设定,所以引导叶片37的数量不会根据辅助叶片部72的数量而改变。由此,引导叶片37的数量不会根据辅助叶片部72的数量而增多。由此,进气阻力也不会伴随引导叶片37的数量的增多而增大。
(1-3)引导叶片37从筒状构件36中的进气侧的端延伸到比中点X靠排气侧(叶片部71侧)处。因此,在本实施方式中,与引导叶片37的排气侧的端位于比中点X靠进气侧的结构相比,引导叶片37的整流效果变大。另外,引导叶片37的排气侧的端与叶片部71中的进气侧的端的距离较近,所以整流后的进气不扩散而容易到达叶片部71。在此,当整流后的进气不扩散而向叶片部71流动时,导入通路35的周向上的进气流动的强度的偏差变大。并且,进气的流动强的部分与叶片部71碰撞而产生的叶片部71的振动容易变大。对于这样的引导叶片37,通过像上述那样设定引导叶片37的数量,可特别有效地获得压缩机叶轮70的振动抑制效果。
(1-4)进气通道36A构成为与壳体主体39分开的构件,进气通道36A中的筒状构件36嵌入壳体主体39的大径部31a。另外,进气通道36A中的引导叶片37与筒状构件36成为一体成形件。因此,通过将进气通道36A中的筒状构件36嵌合于壳体主体39的大径部31a这样的简便的作用,能够在压缩机壳体30的内部形成引导叶片37。另外,没有在壳体主体39形成引导叶片37,所以能够抑制壳体主体39的形状的复杂化。
(2)关于与连结轴80的周边结构相关的效果。
(2-1)如图7所示,在连结轴80的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52的内周面之间介有第1密封构件106。通过第1密封构件106来抑制在涡轮壳体60的收容空间62中流通的排气向轴承壳体50的油排出空间54的流入。
有时根据内燃机10的运转状况等,涡轮壳体60的内部的排气的压力过度升高。于是,在涡轮壳体60的收容空间62中流通的排气可能会流入连结轴80的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52的内周面之间的比第1密封构件106靠进气侧的位置。
在本实施方式中,在连结轴80中的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52中的排气侧支承孔52a的内周面之间的、比第1密封构件106靠进气侧的位置介有第2密封构件107。因此,如上所述,即使排气流入了连结轴80的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52的内周面之间的比第1密封构件106靠进气侧的位置,也能够抑制排气向比第2密封构件107靠进气侧的位置的流入。
(2-2)第1密封构件106及第2密封构件107在连结轴80的周向上遍及约359度地延伸而在一部分产生缺口。因此,排气可能会经由连结轴80的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52的内周面之间的第1密封构件106的缺口的部分的间隙流入比第1密封构件106靠进气侧的位置。
在本实施方式中,在从旋转轴线方向观察时,在连结轴80的周向整个区域中介有第1密封构件106及第2密封构件107中的至少一方。像这样第1密封构件106及第2密封构件107彼此位于连结轴80的相反侧,所以即使排气经由第1密封构件106的缺口的部分的间隙流入比第1密封构件106靠进气侧的位置,也能够通过第2密封构件107来抑制排气的流入。
尤其是,在本实施方式中,在从旋转轴线方向观察时,以使得第2密封构件107的C字的缺口的部分位于相对于第1密封构件106的C字的缺口的部分180度对称的位置的方式安装第2密封构件107。因此,容易确保连结轴80的大径部82的外周面与轴承壳体50的支承孔52的内周面之间的、从第1密封构件106的C字的缺口的部分到第2密封构件107的C字的缺口的部分为止的距离。
(2-3)在本实施方式中,第1密封构件106介于比第2密封构件107靠排气侧的位置,所以与第2密封构件107相比,第1密封构件106更容易暴露于排气。因此,第1密封构件106有时由于排气的热而劣化。
如图7所示,轴承壳体50的冷却水通路56中的排气侧的端延伸到比第2密封构件107靠排气侧处。因此,通过与在冷却水通路56中流通的冷却水的热交换,除了轴承壳体50中的第2密封构件107的附近部分以外,轴承壳体50中的第1密封构件106的附近部分也被冷却。并且,介于轴承壳体50的支承孔52的内部的第1密封构件106、第2密封构件107被冷却。由此,能够抑制第1密封构件106、第2密封构件107的温度过度升高,能够抑制在第1密封构件106、第2密封构件107产生劣化。
(3)关于与浮动轴承120的周边结构相关的效果。
(3-1)如图7所示,连结轴80的限制部85与浮动轴承120的排气侧的端面125相对。在此,在连结轴80旋转时,若连结轴80的限制部85与浮动轴承120的端面125抵接,则限制部85、浮动轴承120的端面125可能会磨损。
在本实施方式中,供给到连结轴80的外周面与浮动轴承120的内周面之间的油的一部分在连结轴80的限制部85与浮动轴承120的端面125之间流动。因此,在连结轴80旋转时,存在于浮动轴承120的端面125与连结轴80的限制部85之间的油随着连结轴80的限制部85的旋转而向连结轴80的旋转方向侧流动。
在此,浮动轴承120的端面125中的斜面125b以越靠连结轴80的周向的第1侧则在旋转轴线方向上越接近限制部85的方式倾斜。即,越靠连结轴80的旋转方向侧则浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85的旋转轴线方向的间隔越小。因此,当油随着连结轴80的限制部85的旋转而流动时,油会欲流入该间隔小的部位,所以间隔小的部位的油的压力变高。通过像这样浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85之间的油的压力变高,从而能够在浮动轴承120的端面125与连结轴80的限制部85之间确保间隙。结果,能够抑制浮动轴承120的端面125与连结轴80的限制部85抵接而磨损的情况。
(3-2)在浮动轴承120的端面125中,平台面125a及斜面125b分别在连结轴80的周向上分离地形成有4个。因此,在浮动轴承120中的各个斜面125b与连结轴80的限制部85之间,在周向上等间隔地产生4个油的压力增高的部位。结果,能够通过作用于连结轴80的限制部85的油的压力来抑制连结轴80相对于浮动轴承120的倾斜。
(3-3)浮动轴承120的端面125中的槽部125c从端面125的内周缘125d向连结轴80的径向外侧延伸。因此,能够将连结轴80的外周面与浮动轴承120的内周面之间的油经由槽部125c向浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85之间供给。因此,能够抑制向浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85之间供给的油的量的不足。
(3-4)另外,浮动轴承120的端面125中的槽部125c没有延伸至端面125中的外周缘125e。因此,流入了浮动轴承120的槽部125c的油难以经由槽部125c向比端面125的外周缘125e靠径向外侧处流出。由此,能够抑制经由槽部125c向浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85之间供给的油量的降低。
(3-5)浮动轴承120的端面125中的槽部125c位于与连结轴80的旋转方向侧相反的一侧的周向的第2侧(图10B中的逆时针旋转侧)的斜面125b中的端部。即,槽部125c位于浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85之间的油的压力较低的部分。因此,在本实施方式中,与槽部125c位于连结轴80的周向的第1侧(图10B中的顺时针旋转侧)的斜面125b中的端部的结构相比,流入了槽部125c的油容易向浮动轴承120的斜面125b与连结轴80的限制部85之间供给。
(3-6)在本实施方式中,浮动轴承120中的进气侧的端面128为与浮动轴承120中的排气侧的端面125同样的结构。另外,浮动轴承120的端面128与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112相对。并且,由于限制衬套110与轴主体81一体地旋转,所以在连结轴80旋转时,存在于浮动轴承120的端面128与限制衬套110的限制环部112之间的油随着限制衬套110的限制环部112的旋转而向连结轴80的旋转方向侧流动。由此,能够在浮动轴承120的端面128与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112之间确保间隙。
(3-7)浮动轴承120通过插通于浮动轴承120的固定孔122的固定销129而无法相对于轴承壳体50旋转且无法在旋转轴线方向上移动。因此,例如,在浮动轴承120中的进气侧的端面128不需要采用用于将浮动轴承120固定于轴承壳体50的结构。由此,如上所述,在浮动轴承120中的进气侧的端面128采用与浮动轴承120的排气侧的端面125同样的结构。
(3-8)如上所述,在浮动轴承120中的进气侧的端面128不需要采用用于将浮动轴承120固定于轴承壳体50的结构。因此,在轴承壳体50的主体部51中的进气侧的部分不需要安装用于支承浮动轴承120的端面128的推力轴承等。由此,在轴承壳体50的主体部51中的进气侧的部分也不需要采用用于安装推力轴承等的构造,所以能够提高轴承壳体50的主体部51中的进气侧的部分的设计自由度。并且,在本实施方式中,在轴承壳体50的主体部51中的进气侧的部分,油排出空间54的进气侧端部空间54a整体上被划分为圆环形状。由此,进气侧端部空间54a的内部的油经由中央空间54b而从油排出口55快速地向轴承壳体50的外部排出。
(3-9)轴承壳体50中的油排出空间54的排气侧环状空间54e被划分为从径向外侧包围浮动轴承120的排气侧的端部。另外,油排出空间54的排气侧环状空间54e连接于浮动轴承120的端面125与连结轴80中的限制部85间的空间。因此,供给到浮动轴承120的端面125与连结轴80的限制部85之间的油向连结轴80的径向外侧流动并到达油排出空间54的排气侧环状空间54e。然后,经由油排出空间54及油排出口55向轴承壳体50的外部排出。由此,能够抑制油滞留在浮动轴承120的端面125与连结轴80的限制部85之间的情况。结果,能够抑制浮动轴承120的端面125与连结轴80的限制部85之间的油的流动因油的滞留而被妨碍的情况。另外,能够通过油排出空间54的进气侧环状空间54d来抑制油滞留在浮动轴承120的端面128与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112之间的情况。
(3-10)有时从浮动轴承120的端面128与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112之间向油排出空间54的进气侧环状空间54d流动的油量变得过多。当像这样向进气侧环状空间54d流动的油量多时,有时进气侧环状空间54d内的油的压力变高。于是,有时进气侧环状空间54d内的油经由轴承壳体50的支承孔52中的进气侧支承孔52b的内周面与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112的外周面之间向进气侧流动。并且,像这样向进气侧流动的油的压力也变高,所以油可能会经由密封板40的插通孔41的内周面与连结轴80上的限制衬套110的衬套主体111的外周面之间而流入压缩机壳体30的收容空间32。
在本实施方式中,在限制衬套110中的圆环部113与限制环部112之间划分有圆环槽部114作为大致圆环形状的空间。因此,经由轴承壳体50的支承孔52中的进气侧支承孔52b的内周面与连结轴80上的限制衬套110的限制环部112的外周面之间向进气侧流动的油被导入限制衬套110的圆环槽部114的内部。当像这样将油导入限制衬套110的圆环槽部114的内部时,向进气侧流动的油的压力降低。由此,能够抑制油经由密封板40的插通孔41的内周面与连结轴80上的限制衬套110的衬套主体111的外周面之间流入压缩机壳体30的收容空间32的情况。
(4)关于与密封板40的周边结构相关的效果。
(4-1)在假设在轴承壳体50不具备支承部58的情况下,仅轴承壳体50的主体部51与密封板40的中央部分在旋转轴线方向上抵接。在该结构中,例如,当由于内燃机10的振动等而旋转轴线方向的力作用于密封板40的径向外侧的部分时,有时密封板40弯曲变形。若像这样密封板40发生变形,则不再能确保密封板40的端面40a与压缩机壳体30的排气侧的端面之间的密闭性,进气有可能从密封板40的端面40a与压缩机壳体30的排气侧的端面之间泄漏。
如图5所示,在本实施方式中,从轴承壳体50的主体部51的外周面中的进气侧的端部向连结轴80的径向外侧突出有支承部58。并且,密封板40从进气侧与轴承壳体50的支承部58抵接。因此,即使位于比轴承壳体50的主体部51靠径向外侧的位置的密封板40的径向外侧的部分要从进气侧向排气侧发生变形,密封板40的变形也会被轴承壳体50的支承部58限制。由此,即使从进气侧向排气侧的力作用于密封板40的径向外侧的部分,也能够抑制密封板40的变形。
(4-2)轴承壳体50的支承部58通过螺栓192固定于密封板40。通过密封板40固定于支承部58,从而即使密封板40的径向外侧的部分要从排气侧向进气侧发生变形,该密封板40的变形也会被轴承壳体50的支承部58限制。由此,即使在密封板40的径向外侧的部分中,在旋转轴线方向作用有力,也能够抑制旋转轴线方向的两侧的变形。
(4-3)如图9所示,支承部58在连结轴80的周向上彼此分离地配置有3个。因此,在本实施方式中,与支承部58在连结轴80的周向整个区域中延伸的结构相比,能够使因支承部58的存在引起的重量增加成为最小限度,并且能够抑制密封板40的变形。
(4-4)由于支承部58在连结轴80的周向上彼此分离地配置,所以在轴承壳体50中,没有设置支承部58的部分的外径变小。在此,例如,在通过铸造来构成轴承壳体50时,在1个模具的内部形成用于多个轴承壳体50的腔(英文:cavity)。在该情况下,在模具的内部以使得轴承壳体50的支承部58彼此不同的方式形成腔,从而容易增加能够在1个模具的内部铸造的轴承壳体50的数量。
(4-5)第1支承部58a位于比连结轴80的旋转轴线80a靠沿假想直线58d的方向的第1侧的位置。另外,第2支承部58b位于比连结轴80的旋转轴线80a靠沿假想直线58d的方向的第2侧的位置。即,在沿假想直线58d的方向上,第1支承部58a与第2支承部58b彼此位于连结轴80的旋转轴线80a的相反侧。因此,密封板40的径向外侧的部分与彼此位于连结轴80的旋转轴线80a的相反侧的第1支承部58a及第2支承部58b抵接。因此,在连结轴80的周向上,能够抑制密封板40的径向外侧的部分的旋转轴线方向的变形。同样地,在沿假想直线58d的方向上,第1支承部58a及第3支承部58c彼此位于连结轴80的旋转轴线80a的相反侧。由此,密封板40的径向外侧的部分通过与彼此位于连结轴80的旋转轴线80a的相反侧的第1支承部58a及第3支承部58c的抵接,也能够抑制旋转轴线方向的变形。
(5)关于与隔热板130的周边结构相关的效果。
(5-1)在涡轮增压器20中,通过向涡轮壳体60的内部导入排气,涡轮壳体60的温度变高。在此,假设当涡轮壳体60中的夹持凸缘部68的相对面68a与轴承壳体50中的夹持凸缘部59的相对面59a接触时,涡轮壳体60的筒状部60B中的进气侧的部分向轴承壳体50侧传递热而温度降低。与此相对,涡轮壳体60的筒状部60B中的排气侧的部分难以向轴承壳体50侧传递热,所以温度难以降低。即,涡轮壳体60的筒状部60B中的进气侧的部分的温度较低,另一方面,涡轮壳体60的筒状部60B中的排气侧的部分的温度较高。当像这样在涡轮壳体60中产生温度差时,由于热膨胀量的不同而在涡轮壳体60产生大的内部应力,可能会成为涡轮壳体60的变形、破裂的原因。
在本实施方式中,如图7所示,在轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a在旋转轴线方向上相对的整个区域中,在两者之间产生了间隙。在像这样产生了间隙的部位,热难以从涡轮壳体60中的夹持凸缘部68侧向轴承壳体50中的夹持凸缘部59侧传递。因此,涡轮壳体60的筒状部60B中的进气侧的部分的温度难以降低。由此,在涡轮壳体60中难以产生温度低的部分和温度高的部分。结果,在涡轮壳体60中,难以产生因热膨胀量的不同而产生的内部应力,能够抑制变形、破裂的产生。
(5-2)隔热板130的外周部133在外周部133的厚度方向上被夹在轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d与涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d之间。在此,由于隔热板130的外周部133为平板形状,所以不容易在外周部133的厚度方向上发生变形。因此,能够经由隔热板130的外周部133来决定轴承壳体50及涡轮壳体60的旋转轴线方向上的位置关系。由此,即使如上所述在轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a之间产生间隙而两者不接触,也能够抑制轴承壳体50与涡轮壳体60的旋转轴线方向上的位置关系产生偏差的情况。
(5-3)隔热板130的外周部133在连结轴80的周向整个区域中被夹在轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d与涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d之间。因此,隔热板130的外周部133在连结轴80的周向整个区域中,与轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d和涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d紧贴。由此,隔热板130的外周部133也作为抑制涡轮壳体60的内部的排气向外部漏出的密封构件发挥作用。因此,即使在轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a之间产生了间隙,排气也不会经由两者的间隙向外部漏出。结果,不需要另行安装抑制涡轮壳体60的内部的排气向外部漏出的密封构件。
(5-4)如上所述,隔热板130的外周部133被夹在轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d与涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d之间。因此,隔热板130的外周部133不在与连结轴80的旋转轴线80a正交的方向上移动。因此,隔热板130的外周部133也不会相对于轴承壳体50中的连结部51a的夹持面51d、涡轮壳体60中的连结孔67的夹持面67d滑动而在隔热板130的外周部133产生磨损。
(6)关于与废气旁通阀150的周边结构相关的效果。
(6-1)假设废气旁通阀150中的轴151与阀芯152为分体构件,将两者组装而构成废气旁通阀150。在该结构中,在废气旁通阀150使旁通通路64从打开状态成为全闭状态时、或废气旁通阀150使旁通通路64成为打开状态时在旁通通路64中流通的排气的压力发生了变动的情况下,有时在轴151与阀芯152的组装部分产生晃动声(日文:がたつき音)。这样的晃动声可能会被车辆的乘员感知为异常声音。
在本实施方式中,如图12B所示,废气旁通阀150是轴151与阀芯152一体地构成的一体成形件。由于像这样轴151与阀芯152一体地构成,所以阀芯152不会相对于轴151摆动,也不会伴随摆动而产生晃动声。
(6-2)假设设计成图12C所示的与阀芯152的抵接面154a正交的方向上的从抵接面154a到轴151的旋转轴线151a为止的距离A、与图13所示的与阀座65的抵接面65a正交的方向上的从抵接面65a到轴151的旋转轴线151a为止的距离B相同。若按照该设计制造了废气旁通阀150及涡轮壳体60,则在旁通通路64的全闭状态下,涡轮壳体60的阀座65的抵接面65a与废气旁通阀150的阀芯152的抵接面154a面接触。
但是,即使如上所述设计成在旁通通路64的全闭状态下涡轮壳体60的阀座65的抵接面65a与废气旁通阀150的阀芯152的抵接面154a面接触,由于实际上会产生制造误差等,所以两者也不一定面接触。尤其是,如图15A所示,若实际的距离A1比作为设计值的距离A长,则在使旁通通路64成为全闭状态时,废气旁通阀150以相对于阀座65的抵接面65a尾部接触(日文:お尻付き)的方式抵接。具体而言,在使旁通通路64成为全闭状态时,在废气旁通阀150完全关闭之前抵接面154a中的接近轴151的一侧的一端部154b与阀座65的抵接面65a干涉,废气旁通阀150无法进一步旋转。
在本实施方式中,设计成距离A比距离B短。因此,即使在废气旁通阀150、涡轮壳体60产生一些制造误差,如图15B所示,在使旁通通路64成为全闭状态时,废气旁通阀150也以相对于阀座65的抵接面65a头部接触(日文:頭付き)的方式抵接。具体而言,在使旁通通路64成为全闭状态时,阀芯152的抵接面154a中的远离轴151的一侧(图15B中的右侧)的另一端部154c与阀座65的抵接面65a抵接。因此,不会发生在废气旁通阀150完全关闭之前阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a干涉这样的情形。由此,即使产生了相同的制造误差量,在旁通通路64的全闭状态下,如图15A及图15B所示,阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a所成的角度E也比阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a所成的角度D小。结果,能够减小在旁通通路64的全闭状态下阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a之间的间隙,能够减小从旁通通路64向排出通路63漏出的排气量。图15A及图15B夸张地示出了角度D及角度E。
(6-3)如图13所示,在使旁通通路64成为全闭状态时,连杆172通过致动器180的驱动而从连杆172的长方向的第2侧(图13中的上侧)向第1侧(图13中的下侧)运动。并且,在维持旁通通路64的全闭状态时,从连杆172的长方向的第2侧朝向第1侧的力经由连杆臂171作用于废气旁通阀150的轴151中的涡轮壳体60的外部侧的端部。于是,废气旁通阀150的轴151以涡轮壳体60的外部侧的端部位于连杆172的长方向的第1侧,涡轮壳体60的内部侧的端部位于连杆172的长方向的第2侧的方式倾斜。并且,废气旁通阀150的阀芯152的抵接面154a以涡轮壳体60的外部侧的端部位于连杆172的长方向的第1侧,涡轮壳体60的内部侧的端部位于连杆172的长方向的第2侧的方式倾斜。
在本实施方式中,如图12A所示,预想在上述那样的旁通通路64的全闭状态下发生的废气旁通阀150的轴151的倾斜,阀芯152的抵接面154a相对于轴151的旋转轴线151a倾斜。具体而言,阀芯152的抵接面154a以在轴151的旋转轴线方向上越离开连杆臂171则相对于轴151的旋转轴线151a越靠轴151的径向外侧的方式倾斜。并且,如图13所示,在旁通通路64的全闭状态下,阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a平行。由此,即使在旁通通路64的全闭状态下轴151倾斜,也能够减小在阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a之间产生的间隙。
(6-4)如图15B所示,在使旁通通路64成为全闭状态时,废气旁通阀150以轴151的旋转轴线151a为中心而旋转,阀芯152的抵接面154a中的远离轴151的一侧的另一端部154c与阀座65的抵接面65a抵接。并且,在阀芯152的抵接面154a中的另一端部154c与阀座65的抵接面65a抵接时,在阀芯152中越是靠近轴151侧,则阀芯152按压阀座65时产生的应力越大。在此,越靠轴151侧(图15B中的左侧)则连接部153的与阀主体154的抵接面154a正交的方向上的尺寸越大。因此,在废气旁通阀150中,能够提高阀芯152中的连接部153的刚性。由此,能够抑制在阀芯152的连接部153产生变形、裂纹等的情况。
(7)关于与旁通通路64的周边结构相关的效果。
(7-1)如图8所示,在涡轮增压器20中,在旁通通路64的打开状态下,当排气在旁通通路64中流通时,排气朝向位于比涡轮壳体60靠下游侧处的催化剂15流动。然后,通过排气对催化剂15进行加热,从而使催化剂15活化而发挥净化能力。
然而,即使朝向催化剂15流动的排气的流量、温度相同,催化剂15的升温速度也会根据催化剂15的划分壁17与排气的流通方向所成的角度而产生差异。例如,假设在旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C大(例如为80度)的情况下,有时在旁通通路64中流通的排气与催化剂15的上游端碰撞而排气滞留在排气管13中的比催化剂15靠上游侧的部分。另外,假设在旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a平行的情况下,有时在旁通通路64中流通的排气不与催化剂15的划分壁17的壁面碰撞而向下游侧流动。即,不论旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C过大或过小,催化剂15的升温速度均会降低,无法使催化剂15快速地活化。
在本实施方式中,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的第1划分壁17a交叉。并且,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C为30度。因此,在旁通通路64的打开状态下,当在旁通通路64中流通的排气到达催化剂15时,与催化剂15中的第1划分壁17a的壁面碰撞。并且,与第1划分壁17a的壁面碰撞后的排气以沿第1划分壁17a的壁面的方式向下游侧流动。于是,排气的热向催化剂15的第1划分壁17a传递,能够快速地提高催化剂15的温度。
(7-2)如图8所示,废气旁通阀150的阀芯152的抵接面154a的包括与阀座65抵接的部位在内的整体为平坦的面。因此,在本实施方式中,与阀芯152的抵接面154a的一部分为曲面的情况相比,在旁通通路64的打开状态下,在旁通通路64中流通的排气的流动不被废气旁通阀150的阀芯152妨碍。由此,也能够通过废气旁通阀150的阀芯152将在旁通通路64中流通的排气向催化剂15侧引导
(8)关于和涡轮叶轮90与连结轴80的焊接方法相关的效果。
(8-1)在上述的正式焊接的工序中,对于涡轮叶轮90的轴部92中的进气侧的端部与连结轴80的大径部82中的排气侧的端部的接触部分,使其绕连结轴80的旋转轴线80a旋转1周来进行正式焊接。因此,在本实施方式中,与使涡轮叶轮90及连结轴80绕连结轴80的旋转轴线80a旋转多次来进行焊接的制造方法相比,能够缩短焊接时间。由此,能够抑制因涡轮叶轮90与连结轴80的焊接时间变长引起的涡轮增压器20的制造成本的增大。
本实施方式能够像以下那样进行变更而实施。本实施方式及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内彼此进行组合而实施。
<关于压缩机壳体30的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,引导叶片37的数量能够进行变更。例如,在变更了压缩机叶轮70中的叶片部71的数量的情况下,引导叶片37的数量只要是比叶片部71的数量大的最小的奇数即可。
在上述实施方式中,压缩机叶轮70的结构能够进行变更。例如,如上所述,叶片部71的数量也可以进行变更。同样地,辅助叶片部72的数量也可以进行变更,也可以省略辅助叶片部72。另外,叶片部71的数量与辅助叶片部72的数量的关系能够进行变更。具体而言,叶片部71的数量可以比辅助叶片部72的数量多,也可以比辅助叶片部72的数量少。
在上述实施方式中,压缩机壳体30的结构能够进行变更。例如,引导叶片37的旋转轴线方向的长度能够进行变更。具体而言,引导叶片37也可以仅设置于筒状构件36中的比中点X靠进气侧的位置。另外,引导叶片37也可以仅设置于筒状构件36中的比中点X靠排气侧的位置。
在上述实施方式中,压缩机壳体30中的进气通道36A与壳体主体39也可以一体地构成。在该情况下也是,引导叶片37从压缩机壳体30中的导入通路35的内壁面突出即可。
在上述实施方式中,进气通道36A与进气管11也可以为分体构件。
<连结轴80的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,连结轴80的结构能够进行变更。例如,若涡轮壳体60的内部的排气流入轴承壳体50的内部的可能性低,则可以省略第2密封构件107,所以与之相伴地也可以省略连结轴80中的第2凹部82b。
在上述实施方式中,第2密封构件107相对于第1密封构件106的安装方向能够进行变更。例如,在从涡轮壳体60的内部向比第1密封构件106靠进气侧的位置流入的排气的量较少的情况下,在从旋转轴线方向观察时,第1密封构件106的缺口的部分与第2密封构件107的缺口的部分也可以在周向上存在于同一位置。即,在从旋转轴线方向观察时,也可以在连结轴80的周向的一部分中存在第1密封构件106及第2密封构件107均不存在的部位。
在上述实施方式中,第1密封构件106及第2密封构件107的结构能够进行变更。例如,第1密封构件106也可以是没有缺口的环状。在该情况下,在从旋转轴线方向观察时,第2密封构件相对于第1密封构件106的安装方向能够适当地进行变更。另外,第1密封构件106中的连结轴80的周向的延伸设置范围也可以小于180度。在该情况下,若第1密封构件106的周向的延伸设置范围与第2密封构件107的周向的延伸设置范围的总和超过360度,则能够以在从旋转轴线方向观察时,介有第1密封构件106及第2密封构件107中的任一方的方式配置第1密封构件106及第2密封构件107。
在上述实施方式中,轴承壳体50的冷却水通路56的形状能够进行变更。例如,若通过从涡轮壳体60的内部流入的排气的热而升高的第1密封构件106的温度较低,则冷却水通路56中的排气侧的端也可以位于比第2密封构件107靠进气侧的位置。
<浮动轴承120的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,浮动轴承120的结构能够进行变更。例如,只要在连结轴80的限制部85与浮动轴承120的端面125之间流动的油量大而连结轴80的限制部85与浮动轴承120的端面125抵接的可能性低,则也可以省略浮动轴承120的端面125中的斜面125b。
在上述实施方式中,浮动轴承120的端面125中的平台面125a及斜面125b的数量能够进行变更。例如,平台面125a及斜面125b的数量也可以是3个以下或5个以上。
在上述实施方式中,浮动轴承120的斜面125b中的槽部125c的位置能够进行变更。例如,槽部125c也可以位于斜面125b中的周向的中央部或连结轴80的旋转方向侧的斜面125b中的端部。
在上述实施方式中,浮动轴承120的斜面125b中的槽部125c的形状能够进行变更。例如,槽部125c中的连结轴80的径向外侧的端部也可以延伸至端面125中的外周缘125e。另外,槽部125c中的凹陷深度也可以恒定。
在上述实施方式中,也可以省略浮动轴承120的斜面125b中的槽部125c。例如,在从连结轴80的外周面与浮动轴承120的内周面之间向浮动轴承120的斜面125b供给的油的量足够的情况下,也可以省略槽部125c。
在上述实施方式中,轴承壳体50的结构能够进行变更。例如,在从连结轴80的限制部85与浮动轴承120的端面125之间向径向外侧流动的油的量小的情况下,也可以省略轴承壳体50中的油排出空间54的排气侧环状空间54e。同样地,也可以省略轴承壳体50中的油排出空间54的进气侧环状空间54d。
在上述实施方式中,也可以省略用于固定浮动轴承120的固定销129。例如,若在浮动轴承120中的进气侧的端部形成凹部,并在该凹部嵌入凸构件从而将浮动轴承120固定于轴承壳体50,则也可以省略固定销129。另外,在这样的情况下,当在浮动轴承120中的进气侧的端面128无法采用与浮动轴承120中的排气侧的端面125同样的结构时,也可以在轴承壳体50安装推力轴承等以支承浮动轴承120的端面128。
<密封板40的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,轴承壳体50的结构能够进行变更。例如,在因内燃机10的振动等而产生的密封板40的径向外侧的部分的变形量小的情况下,也可以省略轴承壳体50的支承部58。
在上述实施方式中,轴承壳体50的支承部58相对于密封板40的固定结构能够进行变更。例如,也可以通过焊接将轴承壳体50的支承部58固定于密封板40的径向外侧的部分。
另外,轴承壳体50的支承部58也可以不固定于密封板40。例如,若轴承壳体50的主体部51固定于密封板40的中央部,则轴承壳体50的支承部58也可以不固定于密封板40。
在上述实施方式中,轴承壳体50中的支承部58的形状、数量能够进行变更。例如,轴承壳体50中的支承部58可以是2个以下也可以是4个以上。另外,轴承壳体50也可以具备一个在连结轴80的周向整个区域中延伸的支承部58。
在上述实施方式中,轴承壳体50中的各支承部58的位置关系能够进行变更。例如,第1支承部58a、第2支承部58b以及第3支承部58c也可以全部位于比连结轴80的旋转轴线80a靠沿假想直线58d的方向的第1侧的位置。若在密封板40的径向外侧的部分存在容易产生旋转轴线方向的挠曲的部位,则在该部位的附近配置支承部58即可。
<关于隔热板130的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,轴承壳体50与涡轮壳体60的连接结构能够进行变更。例如,若涡轮壳体60的温度分布不容易产生偏差,则轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a也可以接触。即使轴承壳体50的夹持凸缘部59中的相对面59a与涡轮壳体60的夹持凸缘部68中的相对面68a接触,只要在周向上存在局部不接触的部位,则也能够或多或少地抑制在涡轮壳体60产生温度差的情况。
在上述实施方式中,轴承壳体50与涡轮壳体60之间的隔热板130的固定结构能够进行变更。例如,隔热板130的外周部133也可以在连结轴80的周向的一部分中被夹入轴承壳体50与涡轮壳体60之间。在该情况下,例如,通过在轴承壳体50与涡轮壳体60之间另行安装密封构件,能够抑制涡轮壳体60的内部的排气向外部漏出的情况。
另外,例如,在轴承壳体50与涡轮壳体60的旋转轴线方向上的位置关系的偏差较小的情况下,隔热板130的外周部133也可以在外周部133的厚度方向上不被夹入轴承壳体50与涡轮壳体60之间。
在上述实施方式中,将涡轮壳体60的夹持凸缘部68与轴承壳体50的夹持凸缘部59固定的结构能够进行变更。例如,涡轮壳体60的夹持凸缘部68与轴承壳体50的夹持凸缘部59也可以通过螺栓及螺母来固定。
在上述实施方式中,涡轮壳体60的夹持凸缘部68及轴承壳体50的夹持凸缘部59的形状能够进行变更。例如,也可以从涡轮壳体60中的夹持凸缘部68的相对面68a沿旋转轴线方向凹陷有凹部。另外,也可以从轴承壳体50中的夹持凸缘部59的相对面59a沿旋转轴线方向凹陷有凹部。并且,也可以在涡轮壳体60中的凹部与轴承壳体50中的凹部之间嵌入定位用的销。在该情况下也是,若在涡轮壳体60中的夹持凸缘部68的相对面68a与轴承壳体50中的夹持凸缘部59的相对面59a之间设置有间隙,则也难以从涡轮壳体60中的夹持凸缘部68侧向轴承壳体50中的夹持凸缘部59侧传递热。
<废气旁通阀150的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,废气旁通阀150的结构能够进行变更。例如,在废气旁通阀150中,轴151与阀芯152也可以为分体构件。在废气旁通阀150的晃动声较小的情况下,即使将分体构件的轴151与阀芯152组装来构成废气旁通阀150,被车辆的驾驶员感知为异常声音的可能性也低。
在上述实施方式中,与阀芯152的抵接面154a正交的方向上的从抵接面154a到轴151的旋转轴线151a为止的距离A、和与阀座65的抵接面65a正交的方向上的从抵接面65a到轴151的旋转轴线151a为止的距离B的关系构成能够进行变更。例如,若废气旁通阀150的制造精度高且制造误差小到能够忽略的程度,则即使设计成距离A与距离B相同也不会产生问题。
在上述实施方式中,阀芯152的抵接面154a相对于轴151的旋转轴线151a的倾斜结构能够进行变更。例如,根据涡轮壳体60的贯通孔69、衬套160、废气旁通阀150的轴151的结构,在旁通通路64的全闭状态下,废气旁通阀150的轴151相对于涡轮壳体60的贯通孔69的倾斜量不同。因此,根据旁通通路64的全闭状态下的废气旁通阀150的轴151相对于涡轮壳体60的贯通孔69的倾斜量来改变阀芯152的抵接面154a相对于轴151的旋转轴线151a的倾斜即可。在废气旁通阀150的轴151相对于涡轮壳体60的贯通孔69的倾斜量较小的情况下,阀芯152的抵接面154a也可以不相对于轴151的旋转轴线151a倾斜。
另外,例如,根据连杆机构170的连结结构,在使旁通通路64成为全闭状态时,连杆172从连杆172的长方向的第1侧(图13中的下侧)向第2侧(图13中的上侧)运动。于是,在旁通通路64的全闭状态下,废气旁通阀150的轴151以涡轮壳体60的外部侧的端部位于连杆172的长方向的第2侧,涡轮壳体60的内部侧的端部位于连杆172的长方向的第1侧的方式倾斜。在该情况下,阀芯152的抵接面154a以在轴151的旋转轴线方向上越离开连杆臂171(越靠图12A中的下侧),则相对于轴151的旋转轴线151a越靠轴151的径向内侧(图12A中的右侧)的方式倾斜即可。
在上述实施方式中,废气旁通阀150中的阀芯152的结构能够进行变更。例如,在废气旁通阀150中的阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a面接触的情况下,在阀芯152的抵接面154a与阀座65的抵接面65a抵接时在阀芯152产生的应力容易变小。在这样的情况下,连接部153中的与阀主体154的抵接面154a正交的方向的尺寸也可以恒定。
<涡轮壳体60及催化剂15的周边结构的变更例>
在上述实施方式中,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C能够进行变更。例如,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C也可以在25度~35度的范围内进行变更。发明人通过实验等发现,在该角度C处于25度~35度的范围内的情况下,排气与催化剂15的划分壁17碰撞,从而快速地提高催化剂15的温度。
另外,例如,在能够通过在涡轮壳体60的收容空间62中流通的排气充分地对催化剂15进行加热的情况下,旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C也可以小于25度或为35度以上。
在上述实施方式中,催化剂15的结构能够进行变更。例如也可以是,在从沿筒状部16的中心轴线16a的方向观察时,催化剂15中的划分壁17是蜂窝形状。在该情况下也是,通过使旁通通路64的出口部分64a的中心轴线64b与催化剂15的筒状部16的中心轴线16a所成的锐角的角度C在25度~35度的范围内,能够使排气沿划分壁17的壁面流通。
<与将涡轮叶轮90与连结轴80焊接的制造方法有关的变更例>
在上述实施方式中,将涡轮叶轮90与连结轴80焊接的制造方法能够进行变更。例如,在将涡轮叶轮90与连结轴80焊接并固定所需要的时间较短而涡轮增压器20的制造成本不容易增大的情况下,也可以使涡轮叶轮90及连结轴80绕连结轴80的旋转轴线80a旋转多次来进行焊接。
<其他的变更例>
在日本特开2009-092026号公报的涡轮增压器中的涡轮壳体内收容有涡轮叶轮。另外,在涡轮壳体中划分有将比涡轮叶轮靠上游侧的排气通路与比涡轮叶轮靠下游侧的排气通路连接的旁通通路。在涡轮壳体中安装有对旁通通路进行开闭的废气旁通阀。废气旁通阀中的轴以能够旋转的方式支承于涡轮壳体的壁部。从轴的端部向轴的径向外侧延伸有支承臂。在支承臂以能够相对于支承臂摆动的方式安装有阀芯。
在日本特开2009-092026号公报的涡轮增压器中,阀芯允许相对于支承臂的摆动,所以例如在废气旁通阀使旁通通路从打开状态成为全闭状态时、废气旁通阀使旁通通路成为打开状态时来自旁通通路的排气的压力发生了变动的情况下,从阀芯的相对于支承臂的安装部分产生晃动声。这样的晃动声可能会被车辆的乘员感知为异常声音,所以不优选。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用使废气旁通阀一体化这样的结构即可。
在日本特开2018-040317号公报的涡轮增压器中的涡轮壳体中收容有涡轮叶轮。在涡轮叶轮固定有连结轴的一端。连结轴被支承为能够在轴承壳体的内部旋转。在涡轮壳体的端部设置有凸缘部。另外,在轴承壳体的端部设置有凸缘部。涡轮壳体的凸缘部与轴承壳体的凸缘部在彼此对接的状态下由夹紧构件固定。
在日本特开2018-040317号公报的涡轮增压器中,向涡轮壳体的内部导入排气,所以涡轮壳体的温度变高。此时,在涡轮壳体中的与轴承壳体接触的部分,热向轴承壳体侧传递,所以温度降低。另一方面,在涡轮壳体中的远离轴承壳体的部分,热难以向轴承壳体侧传递,所以温度难以降低。即,在涡轮壳体中产生温度低的部分和温度高的部分。当像这样在涡轮壳体中产生温度差时,由于热膨胀量的不同而在涡轮壳体产生大的内部应力而成为变形、破裂的原因,所以不优选。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用在涡轮壳体中的凸缘部的相对面与轴承壳体中的凸缘部的相对面之间设置间隙这样的结构即可。
日本特开2015-127517号公报的涡轮增压器具备大致筒状的轴承壳体。在轴承壳体的内部以能够旋转的方式支承有将涡轮叶轮与压缩机叶轮连结的连结轴。在轴承壳体中的进气侧(压缩机叶轮侧)固定有大致圆板形状的密封板。具体而言,密封板的外径比轴承壳体的外径大。密封板的中央部分通过螺纹件固定于轴承壳体。在密封板中的与轴承壳体相反的一侧固定有压缩机壳体。通过密封板及压缩机壳体划分出收容压缩机叶轮的空间、供压缩机叶轮所压送的进气流通的涡旋通路。
在日本特开2015-127517号公报的涡轮增压器中,密封板伸出到比轴承壳体的外周面靠径向外侧处。因此,当轴承壳体的轴线方向的力作用于密封板的径向外侧的部分时,密封板可能会以挠曲的方式变形。若假设密封板发生变形,则不再能确保密封板与压缩机壳体之间的密闭性,进气有可能从密封板与压缩机壳体之间泄漏。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用密封板从进气侧抵接于轴承壳体的支承部这样的结构即可。
在日本特表2004-512453号公报的涡轮增压器中的轴承壳体的内部插入有圆筒状的浮动轴承。在浮动轴承的内部插入有将涡轮叶轮与压缩机叶轮连结的连结轴。连结轴的旋转轴线方向的端部向浮动轴承的外部突出。
存在在日本特表2004-512453号公报的那样的连结轴的端部设置外径比其他的部位的外径大的限制部的情况。另外,通过连结轴的限制部抵接于浮动轴承的轴线方向的端部,从而限制连结轴相对于浮动轴承的在旋转轴线方向上的移动。因此,容易在浮动轴承的轴线方向的端部、连结轴的限制部产生磨损。因此,在涡轮增压器中,要求能够抑制这样的磨损的构造。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用在与连结轴的限制部相对的浮动轴承的端面中设置平台面及斜面这样的结构即可。
在日本特开2009-068380号公报中记载了通过焊接将涡轮增压器中的涡轮叶轮的端部与连结轴的端部固定的技术。具体而言,在日本特开2009-068380号公报所记载的技术中,使涡轮叶轮的端部与连结轴的端部接触,在从连结轴的径向外侧对两者的接触部分照射了由电子枪发出的电子束的状态下,使涡轮叶轮及连结轴相对于电子枪绕连结轴的旋转轴线旋转。于是,通过电子束的热来对连结轴及涡轮叶轮各自的端部进行焊接。之后,在从连结轴的径向外侧对涡轮叶轮与连结轴的焊接部分的外表面照射了由电子枪发出的电子束的状态下,使涡轮叶轮及连结轴相对于电子枪绕连结轴的旋转轴线旋转。于是,顺畅地完成涡轮叶轮与连结轴的焊接部分。
在日本特开2009-068380号公报的制造方法中,进行两次电子束焊接,所以用于将连结轴的端部与涡轮叶轮的端部固定的焊接时间变长。若像这样焊接时间变长,则会成为涡轮增压器的制造成本增大的原因。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用通过使涡轮叶轮及连结轴相对于电子枪绕连结轴的旋转轴线仅旋转1次来对涡轮叶轮的端部与连结轴的端部进行焊接这样的制造方法即可。
在日本特开2017-078435号公报的涡轮增压器中的涡轮壳体中收容有涡轮叶轮。在涡轮叶轮固定有连结轴的一端。连结轴收容于在轴承壳体划分出的支承孔的内部。在连结轴中的涡轮叶轮侧的端部的外周面安装有大致环状的密封构件。通过该密封构件来填充连结轴中的涡轮叶轮侧的端部的外周面与轴承壳体的支承孔的内周面的间隙。
在日本特开2017-078435号公报的涡轮增压器中,在驱动内燃机时,有时在涡轮壳体的内部流通的排气的压力会过度上升。当像这样排气的压力变高时,虽然间隙被密封构件填充,但在涡轮壳体的内部流通的排气有可能流入轴承壳体的内部。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用在连结轴中的排气侧的端部的外周面与轴承壳体中的支承孔的内周面之间的、比第1密封构件靠进气侧的位置介有第2密封构件这样的结构即可。
在日本特开2018-087556号公报的内燃机中的排气管的中途安装有用于对排气进行净化的催化剂。在排气管中的比催化剂靠上游侧的部分安装有涡轮增压器的涡轮壳体。在涡轮壳体收容有通过排气的流通而旋转的涡轮叶轮。另外,在涡轮壳体设置有将比涡轮叶轮靠上游侧的排气通路与比涡轮叶轮靠下游侧的排气通路连接的旁通通路。旁通通路的出口部分朝向位于比涡轮壳体靠下游侧处的催化剂延伸。
在日本特开2018-087556号公报的涡轮增压器中,在驱动内燃机时,若排气在旁通通路中流通,则排气朝向位于比涡轮壳体靠下游侧的催化剂流动。然后,通过排气对催化剂进行加热,从而使催化剂活化而发挥净化能力。在此,即使朝向催化剂流动的排气的流量、温度相同,催化剂的预热速度也会根据催化剂的划分壁与排气的流通方向所成的角度而产生差异。关于日本特开2018-087556号公报的涡轮增压器,没有从催化剂的预热速度这一观点出发进行关于来自旁通通路的排气的流通方向的研究,存在进一步改良的余地。
鉴于这样的课题,不论压缩机壳体的引导叶片的数量与压缩机叶轮的叶片部的数量的关系构成如何,只要采用如下这样的结构即可:在从与旁通通路中的出口部分的中心轴线及催化剂中的筒状部的中心轴线分别正交的方向观察时,旁通通路的出口部分的中心轴线与催化剂的筒状部的中心轴线所成的锐角的角度为25~35度。
对根据上述实施方式及变更例能够掌握的技术思想及其效果进行记载。
一种涡轮增压器,所述涡轮增压器具备:涡轮壳体,划分有收容涡轮叶轮并且将比所述涡轮叶轮靠上游侧的排气通路与比所述涡轮叶轮靠下游侧的排气通路连接的旁通通路;和废气旁通阀,安装于所述涡轮壳体并对所述旁通通路进行开闭,在所述涡轮壳体的内壁面中的所述旁通通路的开口边缘设置有与所述废气旁通阀相对的阀座,所述废气旁通阀具备:轴,贯通所述涡轮壳体的壁部并以能够旋转的方式支承于壁部;和阀芯,从所述轴中的所述涡轮壳体的内部侧的端部沿所述轴的径向延伸,所述阀座的相对于所述阀芯的抵接面及所述阀芯的相对于所述阀座的抵接面均为平面,所述废气旁通阀是包括所述轴及所述阀芯的一体成形件。
在上述结构中,轴与阀芯一体成形,所以阀芯不会相对于轴摆动。由此,能够抑制伴随阀芯的摆动而产生晃动声的情况。
在上述结构中,所述轴的旋转轴线在与所述阀座的所述抵接面正交的方向上位于从所述阀座向所述旁通通路的下游侧离开的位置,在与所述轴的旋转轴线正交并且包括所述阀座的所述抵接面的截面中,与所述阀芯的所述抵接面正交的方向上的从所述阀芯的所述抵接面到所述轴的旋转轴线为止的距离比与所述阀座的所述抵接面正交的方向上的从所述阀座的所述抵接面到所述轴的旋转轴线为止的距离短。
在涡轮增压器中,即使设计成在旁通通路的全闭状态下,涡轮壳体的阀座与废气旁通阀的阀芯面接触,若产生制造误差等则两者也不会面接触。尤其是,若与阀芯的抵接面正交的方向上的从阀芯的抵接面到轴的旋转轴线为止的距离比设计的长,则在废气旁通阀关闭之前阀芯与阀座干涉,废气旁通阀无法进一步向关闭侧旋转。在上述结构中,与阀芯的抵接面正交的方向上的从阀芯的抵接面到轴的旋转轴线为止的距离短,所以即使在涡轮壳体、废气旁通阀产生一些制造误差,也难以发生在废气旁通阀关闭之前阀芯与阀座干涉这样的情形。由此,相比于与阀芯的抵接面正交的方向上的从阀芯的抵接面到轴的旋转轴线为止的距离长的结构,能够减小在旁通通路的全闭状态下阀座的抵接面与阀芯的抵接面所成的角度。结果,能够减小在旁通通路的全闭状态下在阀座的抵接面与阀芯的抵接面之间产生的间隙。
在上述结构中,具备连杆机构,所述连杆机构连结于所述轴中的所述涡轮壳体的外部侧的端部,将来自致动器的驱动力向所述轴传递,所述连杆机构具备:连杆臂,连结于所述轴中的所述涡轮壳体的外部侧的端部;和连杆,连结于所述连杆臂中的从连杆臂与所述轴连结的连结中心沿所述轴的径向离开的部分,所述连杆在使所述旁通通路从打开状态成为全闭状态时从所述连杆的长方向的第1侧向第2侧运动,在所述旁通通路的全闭状态下,沿所述连杆的长方向的假想直线相对于与所述阀座的所述抵接面平行的假想平面交叉,在所述旁通通路的全闭状态下,所述阀芯的所述抵接面以在所述轴的旋转轴线方向上越远离所述连杆臂,则相对于所述轴的旋转轴线越靠所述连杆的长方向的第2侧的方式倾斜。
在上述结构中,在旁通通路维持为全闭状态时,从连杆的长方向的第1侧朝向第2侧的力从连杆机构的连杆臂作用于废气旁通阀的轴。于是,废气旁通阀的轴以涡轮壳体的外部侧的端部位于长方向的第2侧,涡轮壳体的内部侧的端部位于长方向的第1侧的方式倾斜。在上述结构中,废气旁通阀是包括轴及阀芯的一体成形件,所以若轴倾斜则固定于轴的阀芯也倾斜。在上述结构中,预想这样的阀芯的倾斜而使阀芯的抵接面倾斜,所以能够减小伴随废气旁通阀的轴的倾斜而在阀芯与阀座之间产生的间隙。
在上述结构中,所述阀芯包括具有阀芯的所述抵接面的阀主体、和将所述阀主体与所述轴连接的连接部,关于所述连接部,越靠所述轴侧则与所述阀芯的所述抵接面正交的方向上的所述连接部的尺寸越大。
在上述结构中,在阀芯中越靠接近轴侧,则在阀芯按压阀座时产生的应力越大。根据上述结构,越是阀芯的应力大的部分则厚度越大,所以能够抑制在阀芯中产生变形、裂纹等的情况。
一种涡轮增压器,所述涡轮增压器具备收容涡轮叶轮的涡轮壳体、和将连结于所述涡轮叶轮的连结轴支承为能够旋转的轴承壳体,从所述涡轮壳体中的所述连结轴的进气侧的端部向所述连结轴的径向外侧突出有凸缘部,从所述轴承壳体中的所述连结轴的排气侧的端部向所述连结轴的径向外侧突出有凸缘部,所述涡轮壳体的凸缘部与所述轴承壳体的凸缘部通过固定构件从所述连结轴的旋转轴线方向紧固而彼此固定,在所述涡轮壳体与所述轴承壳体之间配置有环状的隔热板,并且隔热板被所述涡轮壳体与所述轴承壳体夹着,在所述涡轮壳体的凸缘部设置有在所述连结轴的旋转轴线方向上与所述轴承壳体的凸缘部相对的相对面,在所述轴承壳体的凸缘部设置有在所述连结轴的旋转轴线方向上与所述涡轮壳体的凸缘部相对的相对面,在所述涡轮壳体的相对面中,在与所述轴承壳体的相对面相对的整个区域中,在两者之间设置有间隙。
在上述结构中,在设置有间隙的部位,热难以从涡轮壳体的凸缘部朝向轴承壳体的凸缘部传递。因此,涡轮壳体中的接近轴承壳体的一侧的部分的温度难以降低。由此,在涡轮壳体中,难以产生温度低的部分和温度高的部分。
在上述结构中,作为所述隔热板的径向外侧的一部分的外周部为平板状,所述隔热板的外周部被所述涡轮壳体与所述轴承壳体沿所述隔热板的外周部的厚度方向夹着。
在上述结构中,隔热板的外周部为平板状而不容易在厚度方向上发生变形,所以通过夹入该隔热板的外周部,能够决定涡轮壳体与轴承壳体的位置关系。因此,即使在涡轮壳体的凸缘部与轴承壳体的凸缘部之间产生间隙而两者不直接抵接,也能够抑制涡轮壳体与轴承壳体的位置关系产生偏差的情况。
在上述结构中,作为所述隔热板的径向外侧的一部分的外周部在所述连结轴的周向整个区域中被所述涡轮壳体与所述轴承壳体夹着。
在上述结构中,隔热板的外周部在连结轴的周向整个区域中与涡轮壳体及轴承壳体紧贴。因此,隔热板也作为防止向涡轮壳体的内部导入的排气向外部泄漏的密封构件发挥作用。因此,不需要另行安装用于防止排气的泄露的构件。
一种涡轮增压器,所述涡轮增压器具备:轴承壳体,插入有将涡轮叶轮与压缩机叶轮连结的连结轴;密封板,固定于所述轴承壳体中的所述连结轴的进气侧;以及压缩机壳体,固定于所述密封板中的所述连结轴的进气侧,并与所述密封板一起划分所述压缩机叶轮的收容空间,所述轴承壳体具备将所述连结轴支承为能够旋转的主体部、和从所述主体部的外周面向所述连结轴的径向外侧突出的支承部,所述密封板从所述连结轴的进气侧抵接于所述支承部。
根据上述结构,即使位于比轴承壳体的主体部靠径向外侧的密封板的径向外侧的部分要从连结轴的进气侧向排气侧发生变形,该变形也会被轴承壳体的支承部限制。因此,即使从连结轴的进气侧向排气侧的力作用于密封板的径向外侧的部分,也能够抑制密封板的变形。
在上述结构中,所述密封板固定于所述支承部。
在上述结构中,在支承部固定有密封板,由此即使密封板的径向外侧的部分要从连结轴的排气侧向进气侧发生变形,该变形也会被轴承壳体的支承部限制。因此,在密封板的径向外侧的部分中,即使沿连结轴的旋转轴线方向作用有力,也能够抑制连结轴的旋转轴线方向的两侧的变形。
在上述结构中,所述支承部在所述连结轴的周向上彼此分离地配置有多个。
在上述结构中,能够抑制密封板的变形,并且与支承部在周向整个区域中延伸的结构相比,也能够使因设置支承部引起的轴承壳体的重量增加等成为最小限度。
在上述结构中,在将沿所述连结轴的周向配置的多个所述支承部中的一个设为第1支承部,将沿所述连结轴的周向配置的多个所述支承部中的除所述第1支承部以外的一个设为第2支承部,将与所述连结轴的旋转轴线正交并且通过所述第1支承部的直线设为假想直线时,所述第1支承部位于比所述连结轴的旋转轴线靠所述假想直线方向的第1侧处,所述第2支承部位于比所述连结轴的旋转轴线靠所述假想直线方向的第2侧处。
在上述结构中,密封板的径向外侧的部分与彼此位于连结轴的相反侧的第1支承部及第2支承部抵接。因此,在连结轴的周向上,能够抑制密封板的径向外侧的部分的变形。
一种涡轮增压器,在所述涡轮增压器中,收容涡轮叶轮的涡轮壳体与收容压缩机叶轮的压缩机壳体经由轴承壳体而连结,在所述轴承壳体的内部插入有筒状的浮动轴承,在所述浮动轴承的内部插入有将所述涡轮叶轮与所述压缩机叶轮连结的连结轴,向所述浮动轴承的内周面与所述连结轴的外周面之间供给油,所述连结轴具备插入所述浮动轴承的内部的棒状的轴主体、和从所述轴主体的外周面向径向外侧突出并且遍及所述轴主体的周向整个区域地延伸的限制部,所述轴主体的一部分向比所述浮动轴承的轴线方向的端面靠所述浮动轴承的外侧处突出,所述限制部从所述轴主体中的所述一部分的外周面突出,在所述浮动轴承的所述端面设置有与所述限制部相对的平台面、和在所述连结轴的周向上与所述平台面相邻并且相对于所述平台面倾斜的斜面,所述斜面相对于所述平台面凹陷,并且以越靠涡轮增压器的驱动时的所述连结轴的旋转方向侧,则在所述连结轴的旋转轴线方向上越接近所述限制部的方式倾斜。
在上述结构中,存在于浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间的油随着连结轴的限制部的旋转而向连结轴的旋转方向侧流动。根据上述结构,浮动轴承的斜面以越靠连结轴的旋转方向侧则越接近限制部的方式倾斜。即,越靠连结轴的旋转方向侧则斜面与限制部的间隔越小。油要流入该间隔小的部位,所以该部位的油的压力变高。通过像这样增高斜面与限制部之间的油的压力,能够在浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间确保间隙,能够抑制两者抵接而磨损的情况。
在上述结构中,在所述浮动轴承的所述端面设置有在所述连结轴的周向上彼此分离的多个所述平台面、和位于在所述连结轴的周向上分离的所述平台面之间的多个所述斜面。
在上述结构中,通过浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间的油的流动,在各斜面与限制部之间油的压力增高。由此,能够使油的压力高的部分在连结轴的周向上分散,能够抑制由于作用于连结轴的限制部的油的压力而连结轴相对于浮动轴承倾斜的情况。
在上述结构中,在所述浮动轴承的所述端面设置有从所述斜面凹陷的槽部,所述槽部从所述浮动轴承的所述端面中的内周缘向所述连结轴的径向外侧延伸。
在上述结构中,能够将浮动轴承的内周面与连结轴中的轴主体的外周面之间的油经由槽部向斜面供给。由此,向斜面与限制部之间供给足够的油。
在上述结构中,所述槽部没有延伸至所述浮动轴承的外周缘。
在上述结构中,从浮动轴承的内周缘侧流入了槽部的油难以向比浮动轴承的外周缘靠径向外侧处流出。即,能够抑制经由槽部向斜面供给的油量的降低。因此,能够提高基于油的浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间的润滑性。
在上述结构中,所述槽部位于与涡轮增压器的驱动时的所述连结轴的旋转方向侧相反的一侧的所述斜面的端部。
在上述结构中,槽部位于在连结轴的旋转轴线方向上斜面与限制部的间隔最远的部分。即,槽部位于斜面与限制部之间的油的压力较低的部分。因此,流入了槽部的油容易向浮动轴承的斜面与连结轴的限制部之间的间隙供给。
在上述结构中,在所述轴承壳体划分有用于将向所述浮动轴承与所述连结轴之间供给的油向外部排出的油排出空间,并且划分有使所述油排出空间与所述轴承壳体的外部相连的油排出口,所述油排出空间中的至少一部分被划分为从径向外侧包围所述浮动轴承中的所述限制部侧的端部,并且连接于所述浮动轴承的所述端面与所述限制部的空间。
在上述结构中,供给到浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间的油向连结轴的径向外侧流动并到达油排出空间。然后,经由油排出口向轴承壳体的外部排出。由此,能够抑制油滞留在浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间的情况。结果,能够抑制浮动轴承的端面与连结轴的限制部之间的油的流动因油的滞留而被妨碍的情况。
一种涡轮增压器的制造方法,所述涡轮增压器具备收容于涡轮壳体的涡轮叶轮、收容于压缩机壳体的压缩机叶轮、以及将所述涡轮叶轮与所述压缩机叶轮连结的连结轴,在从所述连结轴的径向外侧对所述涡轮叶轮的端部及所述连结轴的端部的接触部分照射了由电子枪发出的电子束的状态下,通过使所述涡轮叶轮及所述连结轴相对于所述电子枪绕连结轴的旋转轴线仅旋转1次来对所述涡轮叶轮的端部与所述连结轴的端部进行焊接。
在上述结构中,使涡轮叶轮及连结轴相对于电子枪绕连结轴的旋转轴线仅旋转1次来进行焊接,所以与使涡轮叶轮及连结轴绕连结轴的旋转轴线旋转多次来进行焊接的制造方法相比能够缩短焊接时间。
一种涡轮增压器,所述涡轮增压器具备收容涡轮叶轮的涡轮壳体、收容压缩机叶轮的压缩机壳体、将所述涡轮壳体与所述压缩机壳体连接的轴承壳体、以及将所述涡轮叶轮与所述压缩机叶轮连结并且收容于所述轴承壳体的连结轴,在所述轴承壳体,收容有所述连结轴的支承孔从所述涡轮壳体侧向所述压缩机壳体侧贯通,在所述连结轴中的所述涡轮叶轮侧的端部的外周面与所述支承孔的内周面之间介有沿所述连结轴的周向延伸的第1密封构件,在所述连结轴中的所述涡轮叶轮侧的端部的外周面与所述支承孔的内周面之间的、比所述第1密封构件靠所述压缩机叶轮侧的位置介有沿所述连结轴的周向延伸的第2密封构件。
在上述结构中,当在涡轮壳体的内部流通的排气的压力上升时,有时排气向连结轴的外周面与支承孔的内周面之间的比第1密封构件靠压缩机叶轮侧处流入。在上述结构中,即使像这样排气流入了比第1密封构件靠压缩机叶轮侧处,也能够通过介于连结轴的外周面与支承孔的内周面之间的第2密封构件来抑制排气向比第2密封构件靠压缩机叶轮侧处的流入。
在上述结构中,所述第1密封构件的所述连结轴的周向上的延伸设置范围为180度以上且小于360度,所述第2密封构件的所述连结轴的周向上的延伸设置范围为180度以上且小于360度,在从所述连结轴的旋转轴线方向观察时,在所述连结轴的周向整个区域中介有所述第1密封构件及所述第2密封构件中的至少一方。
在上述结构中,有时排气经由连结轴的外周面与支承孔的内周面之间的没有介有第1密封构件的间隙向比第1密封构件靠压缩机叶轮侧处流入。在上述结构中,第1密封构件及第2密封构件彼此位于连结轴的相反侧,所以即使排气从第1密封构件处的间隙流入,也能够通过第2密封构件来抑制排气的流入。
在上述结构中,在所述轴承壳体划分有供冷却水流通的冷却水通路,所述冷却水通路的一部分在所述连结轴的旋转轴线方向上延伸到比所述第2密封构件靠所述涡轮叶轮侧的位置。
在上述结构中,在连结轴的旋转轴线方向上,冷却水通路的一部分越过第2密封构件向第1密封构件侧延伸。因此,通过与在冷却水通路中流通的冷却水的热交换,除了第2密封构件以外第1密封构件也被冷却。由此,能够抑制由于在涡轮壳体的内部流通的排气的热而第1密封构件、第2密封构件的温度过度升高的情况。结果,能够抑制因温度过度升高而在第1密封构件、第2密封构件产生劣化的情况。
一种内燃机的排气构造,所述内燃机的排气构造具备供排气流通的排气管、安装于所述排气管的涡轮增压器的涡轮壳体、以及安装于所述排气管中的比所述涡轮壳体靠下游侧的部分而用于对排气进行净化的催化剂,所述催化剂具备筒状的筒状部、和沿所述筒状部的中心轴线方向延伸的多个划分壁,在所述涡轮壳体划分有:收容空间,收容有涡轮叶轮;涡旋通路,连接于所述收容空间并且从所述涡轮壳体的外部向所述收容空间导入排气;排出通路,连接于所述收容空间并且从所述收容空间向所述涡轮壳体的外部排出排气;以及旁通通路,连接于所述涡旋通路及所述排出通路并且绕开所述涡轮叶轮,所述催化剂的上游端面位于所述旁通通路的排气的出口部分的中心轴线上,并且所述出口部分的中心轴线与所述划分壁交叉,在从与所述出口部分的中心轴线及所述筒状部的中心轴线分别正交的方向观察时,所述出口部分的中心轴线与所述筒状部的中心轴线所成的锐角的角度为25~35度。
若假设旁通通路的出口部分的中心轴线与催化剂的筒状部的中心轴线平行,则在旁通通路中流通的排气有可能不与催化剂的划分壁的壁面碰撞便向下游侧流动。另外,若旁通通路的出口部分的中心轴线与催化剂的筒状部的中心轴线所成的角度接近90度,则在旁通通路中流通的排气有可能与催化剂的上游端面碰撞而滞留在比催化剂靠上游侧的部分。
在上述结构中,当在旁通通路中流通的排气到达下游侧的催化剂时,排气与催化剂中的划分壁的壁面碰撞。并且,与催化剂中的划分壁的壁面碰撞的排气以沿划分壁的壁面的方式向下游侧流动。因此,排气的热向催化剂的划分壁传递,能够快速地提高催化剂的温度。另外,在上述结构中,能够抑制在旁通通路中流通的排气与催化剂的上游端碰撞而排气滞留在排气管中的比催化剂靠上游侧的部分的情况。
Claims (4)
1.一种涡轮增压器,
所述涡轮增压器具备安装于进气管的压缩机壳体、和收容于所述压缩机壳体的内部的压缩机叶轮,
所述压缩机叶轮具备沿所述压缩机叶轮的旋转轴线方向延伸的轴部、和从所述轴部向径向外侧突出的多个叶片部,
所述多个叶片部在所述压缩机叶轮的周向上彼此分离,
在所述压缩机壳体划分有用于收容所述压缩机叶轮的收容空间、和从所述旋转轴线方向的第1侧连接于所述收容空间并向所述收容空间导入进气的导入通路,
从所述导入通路的内壁面突出有板状的多个引导叶片,
所述多个引导叶片在所述导入通路的周向上彼此分离,
所述引导叶片的数量是比所述叶片部的数量大的最小的奇数。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器,
所述压缩机叶轮具备从所述轴部向径向外侧突出的多个辅助叶片部,
所述多个辅助叶片部配置在沿所述压缩机叶轮的周向排列的所述叶片部之间,
所述叶片部中的所述旋转轴线方向的第1侧的端位于比所述辅助叶片部中的所述旋转轴线方向的第1侧的端靠所述旋转轴线方向的第1侧的位置。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器,
所述导入通路的中心轴线与所述旋转轴线一致,
所述导入通路中的所述旋转轴线方向的第1侧向所述压缩机壳体的外部开口,
在将在所述旋转轴线方向上,距所述导入通路中的所述旋转轴线方向的第1侧的端的距离与距所述叶片部的所述旋转轴线方向的第1侧的端的距离相等的点设为中点时,
所述引导叶片在所述旋转轴线方向上从所述导入通路中的所述旋转轴线方向的第1侧的端延伸到所述中点与所述叶片部之间。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的涡轮增压器,
所述压缩机壳体具备:
壳体主体,在该壳体主体划分有所述收容空间并且划分有从所述收容空间向所述旋转轴线方向的第1侧延伸并向所述压缩机壳体的外部开口的插通孔;和
插入所述插通孔的筒状构件,
所述插通孔包括小径部和大径部,该大径部的内径比所述小径部的内径大,且该大径部位于比所述小径部靠所述旋转轴线方向的第1侧处,从所述小径部延伸至所述插通孔的所述旋转轴线方向的第1侧的端部,
所述筒状构件嵌入所述大径部,
所述筒状构件的内部构成所述导入通路,
所述筒状构件与所述引导叶片是一体成形件。
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