CN114729596A - 可变容量型涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

一个实施方式的可变容量型涡轮增压器具备:旋转轴;涡轮工作轮,其设置于旋转轴的一端侧;压气机叶轮,其设置于旋转轴的另一端侧;轴承壳,其收纳对旋转轴进行支承使其能够旋转的轴承部;可变喷嘴机构,其用于对流入涡轮工作轮的废气的流量进行控制,并且包含对使废气流入涡轮工作轮的废气流路进行划分的喷嘴板和喷嘴支架、在废气流路中以支轴为中心而能够旋转地配置的喷嘴叶片、以及用于使喷嘴叶片旋转并且配置于在轴承壳与喷嘴支架之间划分的内部空间的驱动部;冷却气体通路,其用于对在压气机叶轮压缩的压缩气体进行抽气而将该压缩气体导入至所述内部空间。

Description

可变容量型涡轮增压器
技术领域
本公开涉及可变容量型涡轮增压器。
背景技术
排气涡轮增压器是利用从发动机排出的废气的能量,对向该发动机供给的空气进行增压的涡轮增压器。排气涡轮增压器中存在具备可变喷嘴机构的可变容量型的类型。可变喷嘴机构以多个喷嘴叶片能够在喷嘴支架和喷嘴板之间旋转的方式对喷嘴叶片进行支承,从而能够使喷嘴叶片的叶片角变化。通过使喷嘴叶片的叶片角变化,能够使向涡轮供给的废气的流路面积可变,由此,能够对向涡轮供给的废气的流速和供给量进行调节,从而能够对向发动机供给的空气的增压压力进行调节。
对于向排气涡轮增压器的涡轮机壳供给的废气的温度来说,在柴油发动机的情况下为800℃前后,在汽油发动机的情况下为1000℃前后,存在相对于废气的高温化产生的部件的耐久性的问题。专利文献1所公开的排气涡轮增压器通过使废气的涡轮机壳入口温度提高至1000℃以上来实现热循环效率的改善。在专利文献1中,在涡轮形成冷却孔,通过向该冷却孔供给压缩机侧的压缩空气而对涡轮进行冷却,从而采取应对高温环境的措施。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2004-232622号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在可变容量型涡轮增压器中,由于废气的高温化造成喷嘴支架热变形而喷嘴轴固着于喷嘴支架,存在喷嘴叶片不能转动或者在高温下构成可变喷嘴机构的驱动环、杠板等磨损等的问题。
本公开是鉴于上述问题而作出的,目的在于解决废气的高温化引起的可变容量型涡轮增压器的构成部件的上述技术问题。
用于解决技术问题的技术方案
为了达到上述目的,本公开的可变容量型涡轮增压器具备:旋转轴;涡轮工作轮,其设置于所述旋转轴的一端侧;压气机叶轮,其设置于所述旋转轴的另一端侧;轴承壳,其收纳对所述旋转轴进行支承使其能够旋转的轴承部;可变喷嘴机构,其用于对流入所述涡轮工作轮的废气的流量进行控制,并且包含对供废气流入所述涡轮工作轮的废气流路进行划分的喷嘴板和喷嘴支架、在所述废气流路中以支轴为中心能够旋转地配置的喷嘴叶片、以及用于使所述喷嘴叶片旋转并且配置于在所述轴承壳与所述喷嘴支架之间划分的内部空间的驱动部;冷却气体通路,其用于对在所述压气机叶轮中压缩的压缩气体进行抽气而将该压缩气体导入所述内部空间。
发明的效果
根据本公开的可变容量型涡轮增压器,即使废气高温化,在高温环境下,也能够抑制例如包含喷嘴支架、驱动环和杠板等的可变喷嘴机构的结构的热变形和高温下的磨损等。
附图说明
图1是一个实施方式的可变容量型涡轮增压器的纵剖视图。
图2是从图1中的A方向观察的图。
图3是将图1的一部分放大的说明图。
图4是一个实施方式的可变容量型涡轮增压器的纵剖视图。
图5是一个实施方式的可变容量型涡轮增压器的纵剖视图。
图6是一个实施方式的多孔板的正视图。
图7是一个实施方式的可变容量型涡轮增压器的纵剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是,作为实施方式记载或附图所示的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等,并不旨在将本发明的范围限定于此,而只不过是说明例。
例如,“在某一方向上”“沿着某一方向”“平行”“正交”“中心”“同心”或“同轴”等表示相对或绝对的配置的表现,不仅是严格地表示这样的配置,也表示具有公差或者能够得到相同功能程度的角度或距离的相对位移的状态。
例如,“同一”“相等”和“同质”等表示事物相等的状态的表现不仅表示严格相等的状态,也表示存在公差或者能够得到相同功能程度的差异的状态。
例如,对于表示四边形或圆筒形等的形状的表现来说,不仅表示几何学的严格意义的四边形或圆筒形等形状,也表示在能够得到相同的范围、包含凹凸部或倒角部等的形状。
另一方面,“具有”“具备”“包含”或者“有”一个构成要素的表现并不是将其他构成要素的存在除外的排他性表现。
图1~图7表示几个实施方式的可变容量型涡轮增压器10(10A、10B、10C、10D)。这些可变容量型涡轮增压器10位于壳体的中心而在横向配置旋转轴12,在旋转轴12的一端侧设置涡轮工作轮14,在旋转轴12的另一端侧设置压气机叶轮16。收纳这些部件的壳体由:涡轮机壳20,其收纳涡轮工作轮14;压气机壳22,其收纳压气机叶轮16;轴承壳24,其设置在涡轮机壳20与压气机壳22之间,收纳对旋转轴12进行支承使其能够旋转的轴承部18。
另外,在涡轮机壳20的内部设置用于控制流入涡轮工作轮14的废气e流量的可变喷嘴机构26。可变喷嘴机构26具备喷嘴板28和喷嘴支架30,通过喷嘴板28和喷嘴支架30划分供废气e流入涡轮工作轮14的废气流路32。喷嘴叶片34在废气流路32中能够以支轴36为中心旋转地配置。在轴承壳24与喷嘴支架30之间划分内部空间Si,用于使喷嘴叶片34旋转的驱动部38配置于内部空间Si。并且,具备冷却气体通路42(42a、42b),该冷却气体通路42(42a、42b)用于对由压气机叶轮16压缩的压缩气体g(例如压缩空气)进行抽气而将其导入内部空间Si。
根据这样的构成,通过冷却气体通路42向内部空间Si供给在压气机叶轮16压缩的压缩气体g,由于能够对构成可变喷嘴机构26的部件进行冷却,因而能够在导入了高温废气e的涡轮机壳20的内部抑制这些部件的热变形和磨损。
图2是从图1中的A箭头方向观察的图。在一实施方式中,如图2所示,可变喷嘴机构26的驱动部38,即配置于内部空间Si的驱动部38作为构成部件包含驱动环45和杠板46。对于多个杠板46来说,一端与驱动环45连接,而另一端与喷嘴叶片34的支轴36结合,沿着驱动环45的周向配置。通过驱动环45以旋转轴12的轴心为中心向箭头b方向转动而使喷嘴叶片34以支轴36为中心转动。由此,对通过废气流路32的废气e的流速和供给量进行调节,从而能够对向发动机供给的空气的增压压力进行调节。配置于内部空间Si的驱动部38经由贯通轴承壳24而引导设置于轴承壳24的外部的连结部39而与设置于轴承壳24的外部的执行器40连结,通过执行器40动作。
在一实施方式中,为了将划分废气流路32的喷嘴板28和喷嘴支架30固定于规定的位置,在喷嘴板28和喷嘴支架30之间架设多个喷嘴支柱48。多个喷嘴支柱48在喷嘴支架30的周向离散配置。
在一实施方式中,如图1所示,在压气机壳22的内部形成涡旋流路51。在压气机叶轮16的出口侧形成扩散流路50,将从压气机叶轮16吐出的压缩气体g的动能在扩散流路50中变换为压力能。冷却气体通路42具有与收纳压气机叶轮16的扩散流路50的出口侧区域连通的入口侧开口43。冷却气体通路42以入口侧开口43在扩散流路50的出口侧区域开口,从扩散流路50的出口侧区域对压缩气体g进行抽气而将其导入内部空间Si的方式构成。由此,能够向内部空间Si供给经过扩散流路50成为高压的压缩气体g。由于冷却气体通路42的入口侧和出口侧的压力差,而能够不需要其他动力地容易地将压缩气体g向内部空间Si供给。
图3是表示扩散流路50的放大图。如图3所示,如果将扩散流路50的入口作为0%,将出口作为100%,则本说明书中所述的“扩散流路50的出口侧区域”是指,压缩气体g的压力变高为50~100%的区域以及面向涡旋流路51的区域,入口侧开口43可以向该区域开口。优选为,入口侧开口43可以向扩散流路50的80~100%的出口侧区域或者面向涡旋流路51的区域开口。但是,在涡旋流路51中的从扩散流路50的出口离开的区域中,由于必须形成长的冷却气体通路42,因而冷却气体通路42可以在扩散流路50的出口附近的区域开口。
在几个实施方式中,如图1、图5和图7所示那样,轴承壳24具有沿着旋转轴12的轴向贯通的贯通孔52(第一贯通孔),贯通孔52构成冷却气体通路42(42a)的一部分。在该实施方式中,在扩散流路50的出口侧区域抽气的压缩气体g以流经贯通孔52而到达内部空间Si的方式构成。像这样,由于能够在轴承壳24的内部形成冷却气体通路42(42a)的一部分,因而在轴承壳24的外侧不需要冷却气体通路用的空间。
在一实施方式中,如图4所示,在压气机壳22和所述轴承壳24之间架设外部配管54,外部配管54构成冷却气体通路42(42b)的一部分。在该实施方式中,冷却气体通路42(42b)由形成于压气机壳22隔壁的流路56、外部配管54、形成于轴承壳24隔壁的流路58构成。根据该实施方式,由于能够通过外部配管54在轴承壳24的外侧形成冷却气体通路42(42b)的一部分,因而冷却气体通路42的形成相对容易。
在一实施方式中,可以在外部配管54设置用于防止压缩气体g从内部空间Si向压气机壳22侧逆流的止回阀60。并且,虽然没有图示,但可以在贯通孔52设置具有同样功能的止回阀。
在一实施方式中,如图1所示,冷却气体通路42(42a)具有与内部空间Si连通的出口侧开口44。另外,如图5~图7所示那样,在内部空间Si具备多孔板62。内部空间Si被沿着与旋转轴12正交方向延伸的多孔板62沿着旋转轴12的轴向分隔为两个空间S1和S2。在被多孔板62分隔于废气流路32侧的空间S1(一方侧空间),配置构成驱动部38的驱动环45和杠板46等。在形成于多孔板62的压气机壳22侧的空间S2(另一方侧空间),与出口侧开口44连通。
根据该实施方式,从出口侧开口44向内部空间Si的空间S2供给的压缩气体g在通过多孔板62的贯通孔的时候,分散为从多个多孔板62喷出的喷射流,并且进行整流和增速。该喷射流作为喷射流与配置于空间S2的驱动环45和杠板46以及喷嘴支架30等碰撞,形成所谓喷射流冷却(冲击冷却)。因此,能够提高这些部件的冷却效果。
在一实施方式中,多孔板62以径向内侧区域的开口率大于径向外侧区域的开口率的方式构成。在喷嘴支架30、驱动环45和杠板46中,需要优先冷却最靠近废气流路32而最容易被加热的喷嘴支架30。在从图1中的A方向观察的时候,如图2所示,与驱动环45相比能够在径向内侧目视确认的喷嘴支架30的区域大于与驱动环45相比能够在径向外侧目视确认的喷嘴支架30的区域。并且,由于喷嘴支架30的外周端附近的区域与轴承壳24接触,因而不面向内部空间Si。因此,通过使多孔板62的径向内侧区域的开口率大于径向外侧区域的开口率,而能够增加与喷嘴支架30碰撞的压缩气体g的流量,因此,能够提高喷嘴支架30的冷却效果。
图6是一实施方式的多孔板62的正视图。形成于多孔板62的多个贯通孔64以径向内侧区域R2的开口率X2大于径向外侧区域R1的开口率X1的方式构成。在这里,开口率X1、X2以以下的(1)式和(2)式定义。
开口率X1=区域R1中的贯通孔64的总面积/区域R1的总面积(1)
开口率X2=区域R2中的贯通孔64的总面积/区域R2的总面积(2)
能够适当设定贯通孔64的形状、大小、数量和贯通孔62之间的间距等。例如,可以为在周向或径向延续的窄缝状的形状。
在图6中,对于区域R1和区域R2的边界B来说,如果将多孔板62的内周缘设定为0%,将外周面设定为100%,则边界B例如可以设置在30~70%(优选为40~60%)的区域。
在一实施方式中,面向空间S2的多孔板62的面以与喷嘴支架30的表面相比辐射率高的方式构成。在这里,“辐射率”是指,包含红外线的电磁波全体的热辐射线的辐射率,用以下的(3)式定义。
辐射率=物体的辐射度/相同温度黑体的辐射度···(3)
如果多孔板62吸收热辐射线则温度变高,辐射热辐射线则温度变低。由于多孔板62的面向冷却气体通路42与内部空间Si连通的出口侧开口44的面与喷嘴支架30的表面相比辐射率高,因而面向出口侧开口44的多孔板62的面与面向内部空间Si的喷嘴支架30的面相比温度低。像这样,由于面向出口侧开口44的多孔板62的面温度低,因而能够提高喷嘴支架30、驱动环45和杠板46等的冷却效果。由此,能够抑制这些部件的热变形和热灼损。
作为使多孔板62的面的辐射率提高的手段,例如存在在该面涂布黑色涂料等的表面处理或向该面赋予凹凸,使该面的粗糙度变大等的手段。
在一实施方式中,如图5和图7所示,在轴承壳24的内部形成供给冷却水的冷却水通路66。通过使冷却水在冷却水通路66循环,而能够冷却轴承壳24。通过将该轴承壳24的冷却构件和相对于多孔板62的面向出口侧开口44的面的上述冷却构件组合,而能够进一步提高喷嘴支架30、驱动环45和杠板46等的冷却效果。
在一实施方式中,如图5所示,在喷嘴支架30形成连通内部空间Si和废气流路32的贯通孔68(第二贯通孔),导入至内部空间Si的压缩气体g以能够通过贯通孔68而被导入至废气流路32的方式构成。根据该实施方式,由于压缩气体g通过贯通孔68而被导入至废气流路32,因而能够对流经废气流路32的废气e进行冷却,由此,能够对喷嘴支架30、驱动环45和杠板46等进行冷却。另外,由于将通过贯通孔68的压缩气体g添加至流经废气流路32的废气e,因此能够增加向涡轮工作轮14供给的废气流量。由此,能够增加涡轮工作轮14的输出。
在一实施方式中,将贯通孔68的出口开口配置于喷嘴叶片34的周边,例如,配置于上游侧或下游侧的废气流路32。特别是,如果以从贯通孔68的出口开口向废气流路32流出的压缩气体g通过喷嘴叶片34的方式配置贯通孔68的出口开口,则能够提高喷嘴叶片34的冷却效果。
在一实施方式中,在涡轮工作轮14形成连通涡轮工作轮14的背面侧和形成于涡轮工作轮14的下游侧的废气出口流路72的贯通孔70(第三贯通孔)。在该实施方式中,导入至内部空间Si的压缩气体g通过贯通孔68向废气出口流路72流出。由此,能够冷却涡轮工作轮14。
上述各实施方式记载的内容例如以下这样把握。
(1)一个方案的可变容量型涡轮增压器具备:旋转轴;涡轮工作轮,其设置于所述旋转轴的一端侧;压气机叶轮,其设置于所述旋转轴的另一端侧;轴承壳,其收纳对所述旋转轴进行支承使其能够旋转的轴承部;可变喷嘴机构,其为用于对流入所述涡轮的废气的流量进行控制的可变喷嘴机构(例如,图1所示的可变喷嘴机构26),包含对使废气流入所述涡轮的废气流路(例如,图1所示的废气流路32)进行划分的喷嘴板和喷嘴支架、在所述废气流路中以支轴为中心能够旋转地配置的喷嘴叶片、以及用于使所述喷嘴叶片旋转并且配置于在所述轴承壳与所述喷嘴支架之间划分的内部空间(例如,图1所示的内部空间Si)的驱动部(例如,图1所示的驱动部38);冷却气体通路(例如,图1所示的冷却气体通路42(42a)和图4所示的冷却气体通路42(42b)),其用于对在所述压气机叶轮中压缩的压缩气体进行抽气而将其导入至所述内部空间。
根据这样的构成,由于通过经由上述冷却气体通路向在轴承壳和喷嘴支架之间划分的内部空间供给压气机叶轮压缩的压缩气体,从而能够对构成喷嘴支架和可变喷嘴机构的驱动部的驱动环和杠板等进行冷却,因而能够抑制这些部件的热变形和磨损。
(2)在一实施方式中,根据(1)所述的可变容量型涡轮增压器,所述冷却气体通路具有入口侧开口(例如,图1所示的入口侧开口43),该入口侧开口与收纳所述压气机叶轮的扩散流路(例如,图1所示的扩散流路50)的出口侧区域连通。
根据这样的构成,由于冷却气体通路的入口侧开口向扩散流路的出口侧区域开口,因而能够将经过扩散流路成为高压的压缩气体向上述内部空间供给。由于冷却气体通路的入口侧和出口侧的压力差,能够不需要其他动力地容易地将压缩气体向出口侧的内部空间供给。
(3)在一实施方式中,根据(1)或(2)所述的可变容量型涡轮增压器,所述轴承壳具有沿着所述旋转轴的轴向贯通的第一贯通孔(例如,图1所示的贯通孔52),所述第一贯通孔构成所述冷却气体通路的一部分。
根据这样的构成,由于在轴承壳的内部形成冷却气体通路的一部分,因而在轴承壳的外侧不需要冷却气体通路用的空间。
(4)在一实施方式中,根据(1)或(2)所述的可变容量型涡轮增压器,进一步具备:压气机壳,其收纳所述压气机叶轮;外部配管(例如,图4所示的外部配管54),其设置于所述压气机壳和所述轴承壳之间,所述外部配管构成所述冷却气体通路的一部分。
根据这样的构成,由于能够通过上述外部配管形成冷却气体通路的一部分,因而冷却气体通路的形成相对容易。
(5)在一实施方式中,根据(1)至(4)中任一项所述的可变容量型涡轮增压器,所述冷却气体通路具有与所述内部空间连通的出口侧开口(例如,图1所示的出口侧开口44),进一步具备沿着旋转轴的轴向分隔所述内部空间的多孔板,该多孔板以在形成于所述多孔板的一方侧的一方侧空间配置所述驱动部、在形成于所述多孔板的另一方侧的另一方侧空间与所述出口侧开口连通的方式配置于所述内部空间。
根据这样的构成,由于向上述内部空间供给的压缩气体在通过上述多孔板的贯通孔的时候被分散整流,并且增速,因而作为喷射流与配置于内部空间的上述一方侧空间的可变喷嘴机构的构成部件碰撞而进行所谓喷射流冷却(冲击冷却),能够提高这些部件的冷却效果。
(6)在一实施方式中,根据(5)所述的可变容量型涡轮增压器,所述多孔板构成为径向内侧区域(例如,图6所示的径向内侧区域R2)的开口率大于径向外侧区域(例如,图6所示的径向外侧区域R1)的开口率。
根据这样的构成,由于对从压缩气体的流动方向上游侧观察时的喷嘴支架的露出面积来说,与径向外侧区域相比径向内侧区域更大,因而与多孔板的径向内侧区域相比能够使径向外侧区域的开口率变大,因而能够增加与喷嘴支架碰撞的压缩气体的流量。由此,能够提高喷嘴支架的冷却效果。
(7)在一实施方式中,根据(5)或(6)所述的可变容量型涡轮增压器,面向所述另一方侧空间的所述多孔板的一面与所述喷嘴支架的表面相比辐射率高。
多孔板吸收热辐射线则温度变高,辐射则温度变低。根据上述构成,由于多孔板的面向冷却气体通路与内部空间连通的出口侧开口的面与喷嘴支架的表面相比辐射率高,因而多孔板的面向该出口侧开口的面与喷嘴支架相比温度低。通过使该面与喷嘴支架相比温度低,能够抑制构成喷嘴支架和可变喷嘴机构的驱动部的部件的热变形和热灼损。
(8)在一实施方式中,根据(1)至(7)中任一项所述的可变容量型涡轮增压器,所述喷嘴支架具有将所述内部空间和所述废气流路连通的第二贯通孔,该第二贯通孔供导入至所述内部空间的所述压缩气体流动(例如图5所示的贯通孔68)。
通过这样的构成,由于压缩气体通过上述第二贯通孔而被导入至废气流路,因而能够冷却流经废气流路的废气,由此,能够冷却面向废气流路的喷嘴支架、喷嘴板和喷嘴叶片等。并且,由于通过将通过第二贯通孔的压缩气体添加至流经废气流路的废气,而向涡轮供给的废气流量增加,因而能够增加涡轮的输出。
(9)在一实施方式中,根据(1)至(8)中任一项所述的可变容量型涡轮增压器,所述涡轮具有第三贯通孔(例如,图7所示的贯通孔70),该第三贯通孔将所述涡轮的背面侧和形成于所述涡轮的下游侧的废气出口流路连通。
根据这样的构成,能够通过使导入至内部空间的压缩气体通过上述第三贯通孔来对涡轮进行冷却。
附图标记说明
10(10A,10B,10C,10D) 可变容量型涡轮增压器;
12 旋转轴;
14 涡轮工作轮;
16 压气机叶轮;
18 轴承部;
20 涡轮机壳;
22 压气机壳;
24 轴承壳;
26 可变喷嘴机构;
28 喷嘴板;
30 喷嘴支架;
32 废气流路;
34 喷嘴叶片;
36 支轴;
38 驱动部;
39 连结部;
40 执行器;
42(42a、42b) 冷却气体通路;
43 入口侧开口;
44 出口侧开口;
45 驱动环;
46 杠板;
48 喷嘴支柱;
50 扩散流路;
51 涡旋流路;
52 贯通孔(第一贯通孔);
54 外部配管;
56、58 流路;
60 止回阀;
62 多孔板;
64 贯通孔;
66 冷却水通路;
68 贯通孔(第二贯通孔);
70 贯通孔(第三贯通孔);
72 废气出口流路;
B 边界;
R1 径向外侧区域;
R2 径向内侧区域;
S1 空间(一方侧空间);
S2 空间(另一方侧空间);
Si 内部空间;
e 废气;
g 压缩气体。

Claims (9)

1.一种可变容量型涡轮增压器,其特征在于,具备:
旋转轴;
涡轮工作轮,其设置于所述旋转轴的一端侧;
压气机叶轮,其设置于所述旋转轴的另一端侧;
轴承壳,其收纳对所述旋转轴进行支承使其能够旋转的轴承部;
可变喷嘴机构,其用于对流入所述涡轮工作轮的废气的流量进行控制,并且包含对供废气流入所述涡轮工作轮的废气流路进行划分的喷嘴板和喷嘴支架、在所述废气流路中以支轴为中心能够旋转地配置的喷嘴叶片、以及用于使所述喷嘴叶片旋转并且配置于在所述轴承壳与所述喷嘴支架之间划分的内部空间的驱动部;
冷却气体通路,其用于对在所述压气机叶轮中压缩的压缩气体进行抽气而将该压缩气体导入所述内部空间。
2.根据权利要求1所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
所述冷却气体通路具有与对所述压气机叶轮进行收纳的扩散流路的出口侧区域连通的入口侧开口。
3.根据权利要求1或2所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
所述轴承壳具有沿着所述旋转轴的轴向贯通的第一贯通孔,
所述第一贯通孔构成所述冷却气体通路的一部分。
4.权利要求1或2所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
进一步具备:
压气机壳,其收纳所述压气机叶轮;
外部配管,其设置在所述压气机壳与所述轴承壳之间;
所述外部配管构成所述冷却气体通路的一部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
所述冷却气体通路具有与所述内部空间连通的出口侧开口,
进一步具备沿着旋转轴的轴向分隔所述内部空间的多孔板,该多孔板以在形成于所述多孔板的一方侧的一方侧空间配置有所述驱动部、在形成于所述多孔板的另一方侧的另一方侧空间与所述出口侧开口连通的方式配置于所述内部空间。
6.根据权利要求5所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
所述多孔板构成为径向内侧区域的开口率大于径向外侧区域的开口率。
7.根据权利要求5或6所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
面向所述另一方侧空间的所述多孔板的一面与所述喷嘴支架的表面相比辐射率高。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
所述喷嘴支架具有将所述内部空间和所述废气流路连通的第二贯通孔,该第二贯通孔供导入至所述内部空间的所述压缩气体流动。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可变容量型涡轮增压器,其中,
所述涡轮工作轮具有第三贯通孔,该第三贯通孔将所述涡轮工作轮的背面侧与在所述涡轮工作轮的下游侧形成的废气出口流路连通。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5997238U (ja) * 1982-12-21 1984-07-02 三菱自動車工業株式会社 可変ノズルベ−ン式過給機
JPS59168534U (ja) * 1983-04-28 1984-11-12 臼井国際産業株式会社 排気タ−ボ過給機装置
DE4312077C1 (de) * 1993-04-13 1994-01-20 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine aufgeladene Brennkraftmaschine
JPH1182038A (ja) * 1997-09-01 1999-03-26 Niigata Eng Co Ltd 排気タービン過給機の構造
JP2008169788A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Toyota Motor Corp 可変ノズルターボチャージャ及びこれを備えたエンジン
JP2013164040A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Ihi Corp タービン

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5412041A (en) * 1977-06-29 1979-01-29 Hitachi Ltd Exhaust gas reflux mechanism of engine with turbo-charger
JPS5882464U (ja) * 1981-11-26 1983-06-03 三菱自動車工業株式会社 排気過給機付内燃機関の排気還流装置
JPH0617373B2 (ja) * 1984-07-06 1994-03-09 株式会社リコー 粒子径分布の狭い重合体粒子の製造法
JPS6119602U (ja) * 1984-07-10 1986-02-04 トヨタ自動車株式会社 タ−ボチヤ−ジヤのノズルベ−ン冷却装置
JPS62135802U (zh) * 1986-02-21 1987-08-26
JP2607175B2 (ja) * 1990-08-31 1997-05-07 日野自動車工業株式会社 ターボ過給エンジンのegr装置
JPH0571427A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Egr装置
DE4312078C2 (de) * 1993-04-13 1995-06-01 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine aufgeladene Brennkraftmaschine
JPH08109856A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンのegr装置
JP2004232622A (ja) 2003-02-01 2004-08-19 Takashi Ikeda 冷却式ラジアル・タービン翼車
JP2012062808A (ja) 2010-09-15 2012-03-29 Toyota Motor Corp 可変容量型ターボチャージャ
JP2016138494A (ja) 2015-01-27 2016-08-04 川崎重工業株式会社 排気タービンおよび船舶
US10539069B2 (en) * 2015-12-25 2020-01-21 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Variable nozzle mechanism and variable geometry turbocharger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5997238U (ja) * 1982-12-21 1984-07-02 三菱自動車工業株式会社 可変ノズルベ−ン式過給機
JPS59168534U (ja) * 1983-04-28 1984-11-12 臼井国際産業株式会社 排気タ−ボ過給機装置
DE4312077C1 (de) * 1993-04-13 1994-01-20 Daimler Benz Ag Abgasturbolader für eine aufgeladene Brennkraftmaschine
JPH1182038A (ja) * 1997-09-01 1999-03-26 Niigata Eng Co Ltd 排気タービン過給機の構造
JP2008169788A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Toyota Motor Corp 可変ノズルターボチャージャ及びこれを備えたエンジン
JP2013164040A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Ihi Corp タービン

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Publication number Publication date
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