CN112867852A - 可变容量型增压器 - Google Patents

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Abstract

增压器具备可变喷嘴单元、轴承壳体、位于涡轮叶轮与轴承壳体之间的圆环状的隔热板、以及形成于轴承壳体的水室。隔热板被碟形弹簧按压于可变喷嘴单元而被固定，隔热板通过嵌合部嵌入于轴承壳体而在径向上被定位，隔热板具有：形成于嵌合部的嵌入面；和在轴承壳体的涡轮侧向比嵌入面更靠径向内侧的位置伸出并位于与轴承壳体之间隔开轴向的间隙的位置的内周侧隔热部。水室的至少一部分存在于与嵌合部相同的径向位置。

Description

可变容量型增压器
技术领域
本公开涉及可变容量型增压器。
背景技术
作为以往的可变容量型增压器，公知有下述专利文献1记载的可变容量型增压器。该增压器具备圆环状的隔热板。该隔热板阻挡涡轮的热量而防止轴承壳体的温度上升。在轴承壳体的内周部存在有安装部位。该安装部位形成圆筒状，并且在涡轮叶轮的旋转轴的周围向涡轮侧立起。向该圆筒状的安装部位插入隔热板的中央孔，而进行隔热板的径向的定位。
专利文献1：日本特开2005-42588号公报
专利文献2：日本特开2011-252439号公报
专利文献3：日本特开2012-057592号公报
然而，根据上述那样的隔热板的定位构造，上述的安装部位未被隔热板覆盖而向涡轮侧露出。因此，涡轮侧的辐射热易通过安装部位而进入轴承壳体。另外，隔热板的热量易通过嵌入部分而向安装部位传导。其结果为，在轴承壳体的内周部，无法充分实现对轴承壳体的温度上升的抑制。在轴承壳体的内周部还存在与涡轮叶轮的旋转轴相关的重要的部件等。而且，若这种重要部件等的温度上升过高，则存在功能受损的担忧。因此，本公开说明实现对轴承壳体的内周部部件的温度上升的抑制的可变容量型增压器。
发明内容
本公开的一个方式所涉及的可变容量型增压器具备：可变喷嘴单元，其在涡轮的喷嘴流路内使喷嘴叶片转动；轴承壳体，其具有上述涡轮的涡轮叶轮的旋转轴的轴承；圆环状的隔热板，其位于上述涡轮叶轮与上述轴承壳体之间，并在周向上包围上述旋转轴；以及水室，其形成于上述轴承壳体并使冷却水流通，上述隔热板在轴向上与碟形弹簧一起被上述可变喷嘴单元与上述轴承壳体夹持，上述隔热板在上述轴向上被上述碟形弹簧按压于上述可变喷嘴单元而被固定，上述隔热板通过沿上述周向延伸的嵌合部嵌入于上述轴承壳体而在径向上被定位，上述隔热板具有：嵌入面，其形成于上述嵌合部并嵌入于上述轴承壳体；和内周侧隔热部，其向比上述嵌入面更靠径向内侧的位置伸出，并位于与上述轴承壳体之间隔开上述轴向的间隙的位置，上述水室的至少一部分存在于与上述嵌合部相同的径向位置。
根据本公开的可变容量型增压器，能够实现对轴承壳体的内周部部件的温度上升的抑制。
附图说明
图1是本实施方式的可变容量型增压器的剖视图。
图2是放大示出图1的增压器的隔热板附近的剖视图。
具体实施方式
本公开的一个方式所涉及的可变容量型增压器具备：可变喷嘴单元，其在涡轮的喷嘴流路内使喷嘴叶片转动；轴承壳体，其具有上述涡轮的涡轮叶轮的旋转轴的轴承；圆环状的隔热板，其位于上述涡轮叶轮与上述轴承壳体之间，并在周向上包围上述旋转轴；以及水室，其形成于上述轴承壳体并使冷却水流通，上述隔热板在轴向上与碟形弹簧一起被上述可变喷嘴单元与上述轴承壳体夹持，上述隔热板在上述轴向上被上述碟形弹簧按压于上述可变喷嘴单元而被固定，上述隔热板通过沿上述周向延伸的嵌合部嵌入于上述轴承壳体而在径向上被定位，上述隔热板具有：嵌入面，其形成于上述嵌合部并嵌入于上述轴承壳体；和内周侧隔热部，其向比上述嵌入面更靠径向内侧的位置伸出，并位于与上述轴承壳体之间隔开上述轴向的间隙的位置，上述水室的至少一部分存在于与上述嵌合部相同的径向位置。
也可以为，上述嵌合部位于比上述涡轮叶轮的外周缘靠径向内侧的位置。
也可以为，上述轴承壳体具有：隔热板承受面，其与上述隔热板的上述嵌入面相面对；和碟形弹簧设置面，其供上述碟形弹簧设置，上述碟形弹簧设置面形成为与上述隔热板承受面共面。
以下，参照附图详细地对本公开的实施方式进行说明。图1是截取可变容量型增压器1的包含旋转轴线H在内的截面的剖视图。增压器1例如应用于船舶、车辆的内燃机。
如图1所示，增压器1具备涡轮2和压缩机3。涡轮2具备涡轮壳体4和被收纳于涡轮壳体4的涡轮叶轮6。涡轮壳体4具有在涡轮叶轮6的周围沿周向延伸的涡旋流路16。压缩机3具备压缩机壳体5和被收纳于压缩机壳体5的压缩机叶轮7。压缩机壳体5具有在压缩机叶轮7的周围沿周向延伸的涡旋流路17。
涡轮叶轮6设置于旋转轴14的一端，压缩机叶轮7设置于旋转轴14的另一端。在涡轮壳体4与压缩机壳体5之间设置有轴承壳体13。旋转轴14经由轴承15能够旋转地支承于轴承壳体13，旋转轴14、涡轮叶轮6以及压缩机叶轮7作为一体的旋转体12绕旋转轴线H旋转。
在涡轮壳体4设置有废气流入口(未图示)和废气流出口10。从内燃机(未图示)排出的废气通过废气流入口而流入涡轮壳体4内，并通过涡旋流路16而流入涡轮叶轮6，使涡轮叶轮6旋转。之后，废气通过废气流出口10而流出到涡轮壳体4外。
在压缩机壳体5设置有吸入口9和排出口(未图示)。当如上述那样涡轮叶轮6旋转时，经由旋转轴14，压缩机叶轮7旋转。旋转的压缩机叶轮7通过吸入口9吸入外部的空气。该空气通过压缩机叶轮7及涡旋流路17而被压缩并从排出口排出。从排出口排出的压缩空气向前述的内燃机被供给。
关于增压器1的涡轮2进行进一步的说明。在以下说明中，在仅提到“轴向”、“径向”、“周向”时，分别意味着涡轮叶轮6的旋转轴方向(旋转轴线H方向)、旋转径向及旋转周向。
在增压器1的涡轮2设置有将涡旋流路16与涡轮叶轮6连接的喷嘴流路19。在喷嘴流路19设置有可动的多个喷嘴叶片21。多个喷嘴叶片21等间隔地配置于以旋转轴线H为中心的圆周上。各个喷嘴叶片21同步地绕与旋转轴线H平行的轴线转动。通过多个喷嘴叶片21如上述那样转动，从而邻接的喷嘴叶片21彼此的间隙发生扩缩而调整喷嘴流路19的开度。
为了将喷嘴叶片21如上述那样驱动，涡轮2具备可变喷嘴单元20。可变喷嘴单元20嵌入到涡轮壳体4的内侧。可变喷嘴单元20具有上述的多个喷嘴叶片21、和在轴线方向上夹着喷嘴叶片21的两个喷嘴环23、27。喷嘴环23、27分别形成以旋转轴线H为中心的环状，且配置成在周向包围涡轮叶轮6。由两个喷嘴环23、27在轴向夹着的区域构成前述的喷嘴流路19。可变喷嘴单元20具有用于驱动喷嘴叶片21的驱动机构部29。驱动机构部29被收容于喷嘴环23与轴承壳体13之间的空间，将来自外部的促动器(未图示)的驱动力向喷嘴叶片21传递。
图2是放大示出增压器1的涡轮叶轮6附近的剖视图。在轴承壳体13形成有向轴承15供给润滑油的油室49。在旋转轴14的外周安装有密封环51。密封环51将上述的油室49与从喷嘴流路19向涡轮叶轮6输送的废气所存在的空间(以下称为“废气空间50”)分隔。在旋转轴14形成有沿周向延伸的槽52。密封环51嵌入到上述的槽52而被限制沿轴向的移动。另外，密封环51的外周面遍及整周地与轴承壳体13接触。密封环51通过封堵旋转轴14与轴承壳体13的径向的间隙，从而将油室49从废气空间50分隔。进而，通过密封环51阻碍存在于油室49的润滑油向废气空间50移动。此外，在图2的例子中，密封环51沿轴向并行地设置有两个。
在涡轮叶轮6与轴承壳体13之间设置有隔热板31。隔热板31阻挡来自高温的废气空间50的辐射热，而抑制轴承壳体13的温度上升。隔热板31形成在周向包围旋转轴14的圆环状。隔热板31嵌入于轴承壳体13。隔热板31与轴承壳体13的嵌合部33在隔热板31的径向宽度的中央附近处沿周向延伸。
在嵌合部33中，在轴承壳体13设置有用于嵌入隔热板31的隔热板承受面35。隔热板承受面35形成以旋转轴线H为轴的圆柱外侧面。相对于此，在隔热板31设置有与隔热板承受面35相面对的嵌入面37。嵌入面37形成以旋转轴线H为轴的圆柱内侧面。嵌合部33位于比涡轮叶轮6的外周缘6a靠径向内侧的位置。
通过将隔热板31如上述那样嵌入于轴承壳体13，从而进行隔热板31的径向的定位，此外，隔热板31与轴承壳体13的嵌合状态为间隙配合。隔热板承受面35与嵌入面37可以滑动接触，也可以在隔热板承受面35与嵌入面37之间稍微存在间隙。
进一步，在与隔热板31的压缩机3侧邻接的位置，设置有碟形弹簧39。碟形弹簧39形成以旋转轴线H为中心的圆环状。在轴承壳体13形成有用于设置碟形弹簧39的碟形弹簧设置面36。碟形弹簧设置面36形成以旋转轴线H为轴的圆柱外侧面。碟形弹簧39通过以其中央孔在周向包围碟形弹簧设置面36的方式设置，从而在径向上被定位。碟形弹簧设置面36形成为与隔热板承受面35的压缩机3侧连续。另外，碟形弹簧设置面36形成为与隔热板承受面35共面。
另外，碟形弹簧39在轴向上被夹在隔热板31与轴承壳体13之间。进而，通过碟形弹簧39的作用力，隔热板31朝向涡轮叶轮6侧被按压，隔热板31在轴向上被按压于喷嘴环23的端面23a。通过这种构造，隔热板31与碟形弹簧39一起被可变喷嘴单元20和轴承壳体13在轴向上夹持而固定。
隔热板31具有向比嵌入面37更靠径向内侧的位置伸出的内周侧隔热部41。从涡轮2侧观察，内周侧隔热部41覆盖轴承壳体13中的比嵌合部33靠内周侧的部分。以下，将轴承壳体13中的比嵌合部33靠内周侧的部分称为“轴承壳体内周部”，标注附图标记“43”。另外，如前述那样，由于通过碟形弹簧39将隔热板31向涡轮2侧按压，因此在内周侧隔热部41与轴承壳体内周部43之间形成有轴向的间隙45。
在轴承壳体13形成有使冷却水流通的水室47。利用上述冷却水冷却该轴承壳体13。水室47形成为轴承壳体13的空洞，沿周向延伸。关于水室47与嵌合部33的位置关系，水室47的至少一部分存在于与嵌合部33相同的径向位置。例如，在图2所示的截面中，如点划线B所示，嵌合部33与水室47的内周侧的部位存在于相同的径向位置。这种截面在轴承壳体13中至少存在一个。也可以在周向整体，水室47与嵌合部33的一部分存在于相同的径向位置。
关于以上结构的增压器1的作用效果进行说明。例如，为了抑制密封环51的温度上升来确保正常的密封功能，抑制轴承壳体内周部43的温度上升是很重要的。在增压器1中，隔热板31的内周侧隔热部41向比嵌入面37更靠径向内侧的位置伸出。而且，内周侧隔热部41从废气空间50观察时覆盖轴承壳体内周部43。通过这种内周侧隔热部41，阻挡了从废气空间50向轴承壳体内周部43的辐射热。另外，由于在内周侧隔热部41与轴承壳体内周部43之间形成有间隙45，因此也抑制了从内周侧隔热部41向轴承壳体内周部43的传导热。
另一方面，作为从隔热板31向轴承壳体内周部43的传导热，考虑经由嵌合部33而传递的传导热。然而，由于嵌合部33位于隔热板31的径向宽度的中央附近，因此从嵌合部33到密封环51分开一定程度。另外，水室47的至少一部分存在于与嵌合部33相同的径向位置。通过该位置关系，嵌合部33易被水室47的冷却水冷却，也易去除经由嵌合部33的传导热。因此，也抑制了从隔热板31经由嵌合部33而向轴承壳体内周部43进入的传导热。
另外，从隔热板31经由碟形弹簧39而传递至轴承壳体13的传导热也与上述同样地，易被水室47的冷却水冷却，难以传递至轴承壳体内周部43。
通过以上内容，抑制了由废气空间50的热量引起的轴承壳体内周部43的温度上升。其结果为，抑制了密封环51的温度上升，确保了密封环51的正常的密封功能。
另外，嵌合部33位于比涡轮叶轮6的外周缘6a靠径向内侧的位置。这里，在嵌合部33中，在隔热板31与轴承壳体内周部43之间产生由于两者的热膨胀的差异引起的间隙，但若嵌合部33的位置过于靠近径向外侧，则上述的间隙变大。于是，由上述间隙引起的隔热板31的偏心也变大。因此，为了避免由上述的偏心引起的隔热板31的最内周部31a与旋转轴14的干涉，不得不将最内周部31a与旋转轴14之间的间隙设计得大。于是，废气空间50的废气易通过该间隙而到达至密封环51，而可成为密封环51的温度上升的原因。鉴于该见解，在增压器1中，使嵌合部33位于比涡轮叶轮6的外周缘6a靠径向内侧的位置，而不使嵌合部33过于靠近径向外侧，从而避免了上述的问题。
另外，碟形弹簧设置面36形成为与隔热板承受面35共面地连续。通过该构造，不需要将用于设置碟形弹簧39并将其定位的部位相对于隔热板承受面35另行形成。其结果为，能够使轴承壳体13及隔热板31的加工简单。
附图标记说明
1…可变容量型增压器；2…涡轮；6…涡轮叶轮；6a…外周缘；13…轴承壳体；14…旋转轴；15…轴承；19…喷嘴流路；20…可变喷嘴单元；21…喷嘴叶片；31…隔热板；33…嵌合部；35…隔热板承受面；36…碟形弹簧设置面；37…嵌入面；39…碟形弹簧；41…内周侧隔热部；45…间隙；47…水室。

Claims (3)

1.一种可变容量型增压器，其中，
具备：
可变喷嘴单元，其在涡轮的喷嘴流路内使喷嘴叶片转动；
轴承壳体，其具有所述涡轮的涡轮叶轮的旋转轴的轴承；
圆环状的隔热板，其位于所述涡轮叶轮与所述轴承壳体之间，并在周向上包围所述旋转轴；以及
水室，其形成于所述轴承壳体并使冷却水流通，
所述隔热板在轴向上与碟形弹簧一起被所述可变喷嘴单元和所述轴承壳体夹持，所述隔热板在所述轴向上被所述碟形弹簧按压于所述可变喷嘴单元而被固定，所述隔热板通过沿所述周向延伸的嵌合部嵌入于所述轴承壳体而在径向上被定位，
所述隔热板具有：
嵌入面，其形成于所述嵌合部并嵌入于所述轴承壳体；和
内周侧隔热部，其向比所述嵌入面更靠径向内侧的位置伸出，并位于与所述轴承壳体之间隔开所述轴向的间隙的位置，
所述水室的至少一部分存在于与所述嵌合部相同的径向位置。
2.根据权利要求1所述的可变容量型增压器，其中，
所述嵌合部位于比所述涡轮叶轮的外周缘靠径向内侧的位置。
3.根据权利要求1或2所述的可变容量型增压器，其中，
所述轴承壳体具有：
隔热板承受面，其与所述隔热板的所述嵌入面相面对；和
碟形弹簧设置面，其供所述碟形弹簧设置，
所述碟形弹簧设置面形成为与所述隔热板承受面共面。
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