DE112019002491T5

DE112019002491T5 - Radialverdichter

Info

Publication number: DE112019002491T5
Application number: DE112019002491.4T
Authority: DE
Inventors: Yusei YOKOYAMA; Takashi Fujiwara; Wataru Ueda; Hiroshi Saito
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2021-06-02
Also published as: US20210040959A1; JP6939989B2; US11549521B2; CN112041567A; JPWO2019220837A1; WO2019220837A1

Abstract

Es ist ein Radialverdichter vorgesehen, der Folgendes umfasst: ein bewegbares Element (Sperrplatte (202)), das zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei die erste Position eine Position ist, an der ein Öffnungsgrad eines Zusatzströmungsdurchlasses (104), der weiter auf einer Außendurchmesserseite angeordnet ist als ein Hauptströmungsdurchlass (102), zu einem ersten Öffnungsgrad wird, wobei die zweite Position eine Position ist, an der ein Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses zu einem zweiten Öffnungsgrad wird, der kleiner ist als der erste Öffnungsgrad; sowie einen Linearaktor (206), der eingerichtet ist, das bewegbare Element in einer Drehachsenrichtung des Laufrades anzutreiben.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Radialverdichter. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018 - 092831 , die am 14. Mai 2018 eingereicht wurde, und deren gesamte Offenbarung vorliegend durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Stand der Technik
Ein Radialverdichter umfasst ein Verdichterlaufrad und ein Verdichtergehäuse. Ein Verdichtergehäuse der Patentliteratur 1 umfasst einen Wandabschnitt, der eingerichtet ist, einen Strömungsdurchlass auf einer stromaufwärtigen Seite eines Verdichterlaufrades in einen Hauptströmungsdurchlass und einen Zusatzströmungsdurchlass aufzuteilen. Das Verdichtergehäuse der Patentliteratur 1 umfasst einen Öffnungs-/Schließmechanismus, der eingerichtet ist, den Zusatzströmungsdurchlass zu öffnen und zu schließen.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 5824821 B2
Zusammenfassung
Technische Aufgabe
Jedoch ist die Struktur des Öffnungs-/Schließmechanismus der Patentliteratur 1 kompliziert. Somit besteht ein Bedarf für einen Radialverdichter, der imstande ist, einen Zusatzdurchlass mit einer einfachen Konfiguration zu öffnen und zu schließen.
Die vorliegende Offenbarung hat eine Aufgabe, einen Radialverdichter bereitzustellen, der imstande ist, einen Zusatzströmungsdurchlass mit einer einfachen Konfiguration zu öffnen und zu schließen.
Lösung der Aufgabe
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem Modus der vorliegenden Offenbarung ein Radialverdichter vorgesehen, der Folgendes umfasst: ein Laufrad; einen Hauptströmungsdurchlass, der auf einer Vorderflächenseite des Laufrades ausgebildet ist; ein bewegbares Element, das zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei die erste Position eine Position ist, an der ein Öffnungsgrad eines Zusatzströmungsdurchlasses, der weiter auf einer Außendurchmesserseite angeordnet ist als der Hauptströmungsdurchlass, zu einem ersten Öffnungsgrad wird, wobei die zweite Position eine Position ist, an der ein Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses zu einem zweiten Öffnungsgrad wird, der kleiner ist als der erste Öffnungsgrad; sowie einen Linearaktor, der eingerichtet ist, das bewegbare Element in einer Drehachsenrichtung des Laufrads anzutreiben.
Der Linearaktor kann ein Linearelektromagnet sein, der einen Permanentmagneten umfasst.
Der Radialverdichter kann Folgendes umfassen: ein Verbindungselement, das Folgendes umfasst: einen Abtriebsabschnitt, der weiter auf einer Endseite vorgesehen ist als eine Drehachse und eingerichtet ist, durch den Linearaktor angetrieben zu werden; und einen Einsetzabschnitt, der weiter auf einer anderen Endseite vorgesehen ist als die Drehachse; ein Eingriffselement, das an dem Einsetzabschnitt vorgesehen ist; sowie einen Eingriffsabschnitt, der an dem bewegbaren Element vorgesehen ist, und mit dem das Eingriffselement in Eingriff gebracht werden kann.
Der Radialverdichter kann einen Wandabschnitt umfassen, der eingerichtet ist den Hauptströmungsdurchlass und den Zusatzströmungsdurchlass zu begrenzen, und wobei das bewegbare Element eine Sperrplatte sein kann, die in dem Zusatzströmungsdurchlass vorgesehen ist und in einer Drehachsenrichtung des Laufrades entlang des Wandabschnitts gleitbar ist.
Wirkungen der Offenbarungen
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Zusatzströmungsdurchlass mit einer einfachen Konfiguration geöffnet und geschlossen werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2A ist eine Darstellung eines Zustands, in dem ein variabler Mechanismus eine Strömungsdurchlassquerschnittsfläche eines Einlassströmungsdurchlasses vergrößert.
2B ist eine Darstellung eines Zustands, in dem der variable Mechanismus die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Einlassströmungsdurchlasses verringert.

Beschreibung von Ausführungsform
Nun wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen beschrieben. Die Maße, Werkstoffe und andere bestimmte numerische Werte, die in der Ausführungsform dargestellt sind, sind lediglich Beispiele, die zum Erleichtern des Verständnisses verwendet werden, und beschränken die vorliegende Offenbarung nicht, es sei denn, es ist anders beschrieben. Elemente, die vorliegend und in den Zeichnungen im Wesentlichen dieselben Funktionen und Konfigurationen haben, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, um ihre redundante Beschreibung auszulassen. Ferner ist eine Darstellung von Elementen ohne direkten Bezug zu der vorliegenden Offenbarung ausgelassen.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers C. In der nachfolgenden Beschreibung entspricht die Richtung, die durch den Pfeil L, der in 1 gezeigt ist, angezeigt ist, einer linken Seite des Turboladers C, und entspricht die Richtung, die durch den Pfeil R, der in 1 gezeigt ist, angezeigt ist, einer rechten Seite des Turboladers C.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Turbolader C einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 umfasst ein Lagergehäuse 2, ein Turbinengehäuse 4 und ein Verdichtergehäuse 100. Das Turbinengehäuse 4 ist mit der linken Seite des Lagergehäuses 2 mit einem Befestigungsbolzen 6 gekoppelt. Das Verdichtergehäuse 100 ist mit der rechten Seite des Lagergehäuses 2 mit einem Befestigungsbolzen 8 gekoppelt.
Das Lagergehäuse 2 hat ein Lagerloch 2a. Das Lagerloch 2a verläuft durch den Turbolader C in einer Rechts-und-Links-Richtung. Das Lagerloch 2a nimmt einen Teil einer Welle 10 auf. Lager 12 sind in dem Lagerloch 2a aufgenommen. In 1 sind vollschwimmende Lager als ein Beispiel der Lager 12 gezeigt. Jedoch können die Lager 12 andere Radiallager sein, wie etwa halbschwimmende Lager oder Wälzlager. Die Welle 10 ist durch die Lager 12 axial gestützt, um frei drehbar zu sein. Ein Turbinenlaufrad 14 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 10 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 14 ist in dem Turbinengehäuse 4 aufgenommen, um frei drehbar zu sein. Ein Verdichterlaufrad (Laufrad) 16 ist an einem rechten Endabschnitt der Welle 10 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 16 ist in dem Verdichtergehäuse 100 aufgenommen, um frei drehbar zu sein. Ein Radialverdichter CC umfasst das Verdichterlaufrad 16 und das Verdichtergehäuse 100.
Das Verdichtergehäuse 100 hat einen Einlassströmungsdurchlass 101. Der Einlassströmungsdurchlass 101 ist auf der rechten Seite des Turboladers 10 offen. Der Einlassströmungsdurchlass 101 erstreckt sich in einer Erstreckungsrichtung einer Drehachse des Verdichterlaufrades 16 (nachstehend einfach als „Axialrichtung“ bezeichnet). Der Einlassströmungsdurchlass 101 ist mit einem Luftfilter (nicht gezeigt) verbunden. Das Verdichterlaufrad 16 ist in dem Einlassströmungsdurchlass 101 angeordnet.
Ein Diffusorströmungsdurchlass 110 ist durch gegenüberliegende Flächen des Lagergehäuses 2 und des Verdichtergehäuses 100 ausgebildet. Der Diffusorströmungsdurchlass 110 erhöht einen Druck einer Luft. Der Diffusorströmungsdurchlass 110 ist ringförmig ausgebildet. Der Diffusorströmungsdurchlass 110 ist mit dem Einlassströmungsdurchlass 101 mit dem dazwischenliegenden Verdichterlaufrad 16 auf einer radialen Innenseite verbunden.
Ein Verdichterspiralströmungsdurchlass 120 ist in dem Verdichtergehäuse 100 vorgesehen. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 120 hat eine ringförmige Gestalt. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 120 ist beispielsweise auf der radialen Außenseite der Welle 10 bezüglich dem Diffusorströmungsdurchlass 110 angeordnet. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 120 ist mit einer Saugöffnung einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) und dem Diffusorströmungsdurchlass 110 verbunden. Eine Drehung des Verdichterlaufrades 16 bewirkt, dass Luft in den Einlassströmungsdurchlass 101 (das Verdichtergehäuse 100) gesaugt wird. Die Luft, die eingesaugt wurde, wird im Verlauf eines Strömens durch Schaufeln des Verdichterlaufrades 16 druckbeaufschlagt und beschleunigt. Der Druck der Luft, die druckbeaufschlagt und beschleunigt wurde, wird in dem Diffusorströmungsdurchlass 110 und dem Verdichterspiralströmungsdurchlass 120 erhöht. Die Luft, deren Druck erhöht wurde, wird in die Saugöffnung einer Kraftmaschine eingeleitet.
Das Turbinengehäuse 4 hat eine Ausstoßöffnung 18. Die Ausstoßöffnung 18 ist auf der linken Seite des Turboladers C offen. Die Die Ausstoßöffnung 18 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Außerdem sind ein Verbindungsdurchlass 20 und ein Turbinenspiralströmungsdurchlass 22 in dem Turbinengehäuse 4 begrenzt. Der Turbinenspiralströmungsdurchlass 22 hat eine ringförmige Gestalt. Der Turbinenspiralströmungsdurchlass 22 ist beispielsweise auf einer Außenseite bezüglich dem Verbindungsdurchlass 20 in einer Radialrichtung des Innenlaufrades 14 angeordnet. Der Turbinenspiralströmungsdurchlass 22 ist mit einer Gaseinströmöffnung (nicht gezeigt) verbunden. Ein Abgas, das aus einem Abgaskrümmer (nicht gezeigt) der Kraftmaschine ausgestoßen wird, wird in die Gaseinströmöffnung eingeleitet. Der Verbindungsdurchlass 20 ermöglicht es dem Turbinenspiralströmungsdurchlass 22 und der Ausstoßöffnung 18 miteinander in Verbindung zu sein. Somit wird das Abgas, das aus der Gaseinströmöffnung in den Turbinenspiralströmungsdurchlass 22 eingeleitet wurde, in die Ausstoßöffnung 18 durch den Verbindungsdurchlass 20 und das Turbinenlaufrad 14 eingeleitet. Das Abgas, das in die Ausstoßöffnung 18 eingeleitet wurde, bewirkt, dass das Turbinenlaufrad 14 im Verlauf eines Strömens dreht.
Eine Drehkraft des Turbinenlaufrades 14 wird auf das Verdichterlaufrad 16 über die Welle 10 übertragen. Der Druck der Luft wird wie vorstehend beschrieben durch die Drehung des Verdichterlaufrades 16 erhöht. Auf eine solche Weise wird Luft in die Saugöffnung der Kraftmaschine eingeleitet.
Das Verdichtergehäuse 100 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 100a. Ein Verengungsabschnitt 100A, der eine zylindrische Gestalt hat, ist in dem zylindrischen Abschnitt 100a angeordnet. Der Verengungsabschnitt 100A ist an dem zylindrischen Abschnitt 100a durch dazwischenliegende Rippen (nicht gezeigt) montiert. Eine Außenumfangsfläche des Verengungsabschnitts 100A ist von einer Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 100a auf der radialen Innenseite getrennt.
In dieser Ausführungsform ist der Verengungsabschnitt 100A von dem Verdichtergehäuse 100 getrennt ausgebildet. Der Verengungsabschnitt 100A ist an dem Verdichtergehäuse 100 montiert. Jedoch kann der Verengungsabschnitt 100A mit dem Verdichtergehäuse 100 einstückig ausgebildet sein.
Der Einlassströmungsdurchlass 101 ist in dem zylindrischen Abschnitt 100a ausgebildet. Der Verengungsabschnitt 100A bewirkt, dass sich der Einlassströmungsdurchlass 101 in einen Hauptströmungsdurchlass 102 und einen Zusatzströmungsdurchlass (Umgehungsströmungsdurchlass) 104 aufteilt. Der Verengungsabschnitt 100A dient als ein Wandabschnitt, der eingerichtet ist, den Hauptströmungsdurchlass 102 und den Zusatzströmungsdurchlass 104 zu begrenzen. Der Hauptströmungsdurchlass 102 ist auf einer Innenumfangsflächenseite des Verengungsabschnitts 100A ausgebildet. Der Zusatzströmungsdurchlass 104 ist zwischen der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 100a und der Außenumfangsfläche des Verengungsabschnitts 100A ausgebildet.
Das Verdichterlaufrad 16 umfasst Schaufeln 16a. Der Verengungsabschnitt 100A ist auf einer stromaufwärtigen Seite (Vorderflächenseite) der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 angeordnet. Ein Aufnahmeabschnitt 100B ist in dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Aufnahmeabschnitt 100B ist eingerichtet, um die Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 aufzunehmen. Der Aufnahmeabschnitt 100B ist auf einer stromabwärtigen Seite des Verengungsabschnitts 100A angeordnet.
Die Schaufeln 16a des Verdichterlaufrads 16 haben einen Außendurchmesser, der sich in der Axialrichtung ändert. Die Schaufeln 16a des Verdichterlaufrads 16 haben einen Außendurchmesser der sich von einer Seite, die näher an dem Turbinenlaufrad 14 ist (nachstehend einfach als „stromabwärtige Seite“ bezeichnet), in Richtung einer Seite verringert, die von dem Turbinenlaufrad 14 weiter entfernt ist (nachstehend einfach als „stromaufwärtige Seite“ bezeichnet). Die Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 haben den kleinsten Außendurchmesser (minimalen Außendurchmesser) an einem Endabschnitt (vorderen Rand) auf der stromaufwärtigen Seite.
Der Aufnahmeabschnitt 100B hat eine Gestalt, die ähnlich einer äußeren Gestalt der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 ist. Ein Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 100B ändert sich in der Axialrichtung. Der Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 100B verringert sich von der stromabwärtigen Seite in Richtung der stromaufwärtigen Seite. Der Aufnahmeabschnitt 100B hat den kleinsten Innendurchmesser (minimalen Innendurchmesser) an dem vorderen Rand der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16.
Der Verengungsabschnitt 100A hat einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der minimale Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 100B. Der Verengungsabschnitt 100A hat einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der minimale Außendurchmesser der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16. Damit verhindert der Verengungsabschnitt 100A, dass die Luft auf der stromabwärtigen Seite des Verdichterlaufrades 16 in Richtung der stromaufwärtigen Seite des Verdichterlaufrades 16 rückwärts strömt, bei einer Betriebsbedingung des Turboladers C (Radialverdichters CC) auf einer Seite einer geringen Strömungsrate. Infolgedessen ist der Verengungsabschnitt 100A imstande, einen Betriebsbereich des Turboladers C (Radialverdichters CC) auf der Seite der geringen Strömungsrate zu erhöhen.
Wenn jedoch der Verengungsabschnitt 100A vorgesehen ist, wird die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Hauptströmungsdurchlasses 102 durch den Verengungsabschnitt 100A verringert. Wenn sich die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Hauptströmungsdurchlasses 102 verringert, verringert sich ein Betriebsbereich des Turboladers C auf einer Seite einer großen Strömungsrate. Bei einer Betriebsbedingung des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate, wenn der Verringerungsbetrag der Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Hauptströmungsdurchlasses 102 durch den Verengungsabschnitt 100A reduziert werden kann, kann der Verringerungsbetrag des Betriebsbereichs des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate reduziert werden. Somit ist es vorzuziehen, dass sich bei der Betriebsbedingung des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate, die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Hauptströmungsdurchlasses 102 verglichen mit der Strömungsdurchlassquerschnittsfläche erhöht, die bei der Betriebsbedingung des Turboladers C auf der Seite der kleinen Strömungsrate gegeben ist.
Angesichts des vorstehend Beschriebenen, umfasst das Verdichtergehäuse 100 dieser Ausführungsform den Zusatzströmungsdurchlass 104 und einen variablen Mechanismus 200. Der variable Mechanismus 200 ist eingerichtet, die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Zusatzströmungsdurchlasses 104 (des Einlassströmungsdurchlasses 101) zu ändern. 2A ist eine Darstellung eines Zustands, in dem der variable Mechanismus 200 die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Einlassströmungsdurchlasses 101 erhöht. 2B ist eine Darstellung eines Zustands, in dem der variable Mechanismus 200 die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Einlassströmungsdurchlasses 101 verringert. 2A und 2B sind entnommene Ansichten des Strichlinienabschnitts der 1.
Nachfolgend wird zunächst die Struktur des Verengungsabschnitts 100A im Einzelnen beschrieben. Danach wird die Struktur des variablen Mechanismus 200 im Einzelnen beschrieben. Die Innenumfangsfläche des Verengungsabschnitts 100A hat einen radial eingeengten Abschnitt 100Aa, einen Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab sowie einen radial erweiterten Abschnitt 100Ac.
Der radial eingeengte Abschnitt 100Aa hat einen reduzierten Innendurchmesser in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16. Der radial eingeengte Abschnitt 100Aa bildet ein offenes Ende des Zusatzströmungsdurchlasses 104 auf der Innenumfangsseite aus. Der Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab ist parallel zu der Axialrichtung. Der Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab ist mit dem radial eingeengten Abschnitt 100Aa in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16 durchgehend. Der radial erweiterte Abschnitt 100Ac hat einen sich in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16 vergrößernden Innendurchmesser. Der radial erweiterte Abschnitt 100Ac ist mit dem Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16 durchgehend.
Die Außenumfangsfläche des Verengungsabschnitt 100A hat einen Gleitabschnitt 100Ad und einen Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae. Der Gleitabschnitt 100Ad ist parallel zu der Axialrichtung. Der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae hat einen reduzierten Außendurchmesser in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16.
Der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae ist mit dem Gleitabschnitt 100Ad in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16 durchgehend.
In dieser Ausführungsform umfasst der Verengungsabschnitt 100A einen Stufenabschnitt 100Af zwischen dem Gleitabschnitt 100Ad und dem radial eingeengten Abschnitt 100Aa. Der Stufenabschnitt 100Af umfasst eine obere Fläche, die parallel zu der Axialrichtung ist, sowie eine Seitenfläche, die senkrecht zu der Axialrichtung ist. Die obere Fläche des Stufenabschnitts 100Af ist mit dem radial eingeengten Abschnitt 100Aa durchgehend. Die Seitenfläche des Stufenabschnitts 100Af ist mit der oberen Fläche des Stufenabschnitts 100Af und dem Gleitabschnitt 100Ad durchgehend. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Es ist nicht immer erforderlich, dass der Stufenabschnitt 100Af an dem Verengungsabschnitt 100A ausgebildet ist. In einem solchen Fall ist der Gleitabschnitt 100Ad mit dem radial eingeengten Abschnitt 100Aa durchgehend.
Die Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 100a hat einen Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b und einen Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c. Der Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b ist parallel zu der Axialrichtung. Der Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b ist an einer Stirnfläche des zylindrischen Abschnitts 100a des Verdichtergehäuses 100 offen. Der Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b bildet ein offenes Ende des Zusatzströmungsdurchlasses 104 auf einer Außenumfangsseite aus. Der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c hat einen reduzierten Innendurchmesser in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16. Der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c ist mit dem Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16 durchgehend. Eine Innenumfangsfläche des Aufnahmeabschnitts 100B ist mit dem Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c in Richtung der Seite des Verdichterlaufrades 16 durchgehend.
Der Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b und der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c sind auf der stromaufwärtigen Seite der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 angeordnet. Ein Außendurchmesser eines vorderen Rands 16b der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 ist kleiner als ein Innendurchmesser eines gegenüberliegenden Abschnitts 100Ba, der ein Teil der Innenumfangsfläche des Aufnahmeabschnitts 100B ist und dem vorderen Rand 16b in einer Radialrichtung des Verdichterlaufrades 16 (nachstehend einfach als „Radialrichtung“ bezeichnet) gegenüberliegt. Ein Innendurchmesser des Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitts 100Ab ist kleiner als der Innendurchmesser des gegenüberliegenden Abschnitts 100Ba. Der Innendurchmesser des Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitts 100Ab ist kleiner als der Außendurchmesser des vorderen Rands 16b der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16.
Das heißt, ein Abstand von einer Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 zu dem Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab ist kleiner als ein Abstand von der Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 zu dem gegenüberliegenden Abschnitt 100Ba. Außerdem ist ein Abstand von der Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 zu dem Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab kleiner als ein Abstand von der Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 zu dem vorderen Rand 16b.
Es ist nicht immer erforderlich, dass der Verengungsabschnitt 100A den Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab hat. Beispielsweise kann der Verengungsdurchlass 100A den radial eingeengten Abschnitt 100Aa und den radial erweiterten Abschnitt 100Ac haben, die miteinander durchgehend ausgebildet sind. In diesem Fall ist ein Innendurchmesser eines Teils des Verengungsabschnitts 100A, an dem der radial eingeengte Abschnitt 100Aa und der radial erweiterte Abschnitt 100Ac miteinander durchgehend sind, kleiner als der Innendurchmesser des gegenüberliegenden Abschnitts 100Ba. Der Innendurchmesser des Teils des Verengungsabschnitts 100A, an dem der radial eingeengte Abschnitt 100Aa und der radial erweiterte Abschnitt 100Ac miteinander durchgehend sind, ist kleiner als der Außendurchmesser des vorderen Randes 16b.
Der Hauptströmungsdurchlass 102 ist aus dem radial eingeengten Abschnitt 100Aa, dem Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab und dem radial erweiterten Abschnitt 100Ac ausgebildet. Die Strömungsdurchlassquerschnittsfläche des Hauptströmungsdurchlasses 102 verringert sich von der stromaufwärtigen Seite in Richtung der stromabwärtigen Seite des radial eingeengten Abschnitts 100Aa. Der Hauptströmungsdurchlass 102 hat die kleinste Strömungsdurchlassquerschnittsfläche an dem Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab. Der Hauptströmungsdurchlass 102 umfasst einen verengten Strömungsdurchlass 102a, der einen Durchmesser hat, der kleiner ist als derjenige des vorderen Rands 16b der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16. Anders gesagt, der Hauptströmungsdurchlass 102 hat einen minimalen Innendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des vorderen Rands 16b der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16.
Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass der Verengungsabschnitt 100A den radial eingeengten Abschnitt 100Aa und den radial erweiterten Abschnitt 100Ac hat. Beispielsweise kann die Innenumfangsfläche des Verengungsabschnitts 100A lediglich den Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitt 100Ab haben. Außerdem kann der Innendurchmesser des Hauptströmungsdurchlassparallelabschnitts 100Ab gleich wie oder größer als der Außendurchmesser des vorderen Rands 16b der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 sein. Anders gesagt, der minimale Innendurchmesser des Hauptströmungsdurchlasses 102 kann gleich wie oder größer als der Außendurchmesser des vorderen Rands 16b der Schaufeln 16a des Verdichterlaufrades 16 sein.
Der Zusatzströmungsdurchlass 104 ist aus dem Gleitabschnitt 100Ad, dem Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae, dem Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b und dem Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c ausgebildet. Der Zusatzströmungsdurchlass 104 ist auf der radialen Außenseite (Außendurchmesserseite) bezüglich dem Hauptströmungsdurchlass 102 ausgebildet. Der Zusatzströmungsdurchlass 104 hat ein Ende, das mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 in Verbindung ist, und hat ein anderes Ende, das mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 an einer Position in Verbindung ist, die weiter von dem Verdichterlaufrad 16 entfernt ist als das eine Ende. Genauer gesagt, das eine Ende des Zusatzströmungsdurchlasses 104 ist mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 weiter auf der Seite des Verdichterlaufrades 16 (stromabwärtigen Seite) in Verbindung als der verengte Strömungsdurchlass 102a. Das andere Ende des Zusatzströmungsdurchlasses 104 ist mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 auf der Seite in Verbindung, die von dem Verdichterlaufrad 16 weiter entfernt ist (stromaufwärtigen Seite) als der verengte Strömungsdurchlass 102a.
Der Zusatzströmungsdurchlass 104 umfasst einen parallelen Strömungsdurchlassabschnitt 104a und einen geneigten Strömungsdurchlassabschnitt 104b. Der parallele Strömungsdurchlassabschnitt 104a ist zwischen dem Gleitabschnitt 100Ad und dem Zusatzströmungsdurchlassparallelabschnitt 100b ausgebildet. Der geneigte Strömungsdurchlassabschnitt 104b ist zwischen dem Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae und dem Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c ausgebildet.
Der geneigte Strömungsdurchlassabschnitt 104b ist in Richtung der radialen Innenseite geneigt, wenn er sich von der stromaufwärtigen Seite in Richtung der stromabwärtigen Seite erstreckt. In dieser Ausführungsform ist eine Querschnittsgestalt des geneigten Strömungsdurchlassabschnitts 104b in einem Schnitt, der die Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 umfasst, gekrümmt. Das heißt, der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae und der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c haben jeweils eine gekrümmte Flächengestalt. Genauer gesagt, der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae und der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c haben jeweils eine kugelförmige Flächengestalt.
Eine Krümmungsmitte des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100Ae ist weiter auf der radialen Innenseite angeordnet als der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae. Eine Krümmungsmitte des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100c ist weiter auf der radialen Innenseite angeordnet als der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c.
Jedoch kann die Krümmungsmitte des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100Ae weiter auf der radialen Außenseite angeordnet sein als der Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100Ae. Die Krümmungsmitte des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100c kann weiter auf der radialen Außenseite angeordnet sein als der Zusatzström ungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitt 100c.
Außerdem kann die Querschnittsgestalt des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100Ae in dem Schnitt, der die Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 umfasst, beispielsweise eine nicht kugelförmige Flächengestalt oder eine Gestalt einer Geraden sein. Die Querschnittsgestalt des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100c in dem Schnitt, der die Drehmittelachse des Verdichterlaufrades 16 umfasst, kann beispielsweise eine nicht kugelförmige Gestalt oder eine Gestalt einer Geraden sein.
Als Nächstes wird die Struktur des variablen Mechanismus 200 im Einzelnen beschrieben. Der variable Mechanismus 200 umfasst eine Sperrplatte (bewegbares Element) 202, einen Verbindungmechanismus 204 und einen Linearaktor 206. Der Verbindungsmechanismus 204 und der Linearaktor 206 sind auf einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 100a angeordnet. Der Verbindungmechanismus 204 und der Linearaktor 206 sind an einer Position in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a angeordnet. Jedoch kann eine Vielzahl von Sätzen aus dem Verbindungsmechanismus 204 und dem Linearaktor 206 in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a vorgesehen sein.
Die Sperrplatte 202 ist in dem Zusatzströmungsdurchlass 104 vorgesehen. Die Sperrplatte 202 ist auf dem Gleitabschnitt 100Ad des Verengungsabschnitts 100A angeordnet. Die Sperrplatte 202 ist eingerichtet, um auf dem Gleitabschnitt 100Ad in der Drehachsenrichtung des Verdichterlaufrades 16 gleitbar zu sein. Die Sperrplatte 202 ist eingerichtet, um zwischen einer ersten Position, an der ein Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses 104 zu einem ersten Öffnungsgrad wird, und einer zweiten Position bewegbar zu sein, an der der Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses 104 zu einem zweiten Öffnungsgrad wird, der kleiner ist als der erste Öffnungsgrad.
Genauer gesagt, die Sperrplatte 202 ist eingerichtet, um zu der Position bewegbar zu sein, die in 2A gezeigt ist (ersten Position), an der der Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses 104 zu einem vollständig offenen Grad wird. Außerdem ist die Sperrplatte 202 eingerichtet, um zu der Position bewegbar zu sein, die in 2B gezeigt ist (zweiten Position), an der der Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses 104 zu einem vollständig geschlossenen Grad wird. Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass der Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses 104 zu dem vollständig geschlossenen Grad wird, wenn sich die Sperrplatte 202 zu der Position bewegt, die in 2B gezeigt ist. Es ist lediglich erforderlich, dass der Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses 104 zu einem Öffnungsgrad wird, der kleiner ist als der vollständig offene Grad, wenn sich die Sperrplatte 202 zu der in 2B gezeigten Position bewegt.
Die Sperrplatte 202 umfasst einen Eingriffsabschnitt 202a und einen Öffnungs-/Schließabschnitt 202b. Der Eingriffsabschnitt 202a ist mit einem Vorsprungsabschnitt 204e des Verbindungsmechanismus 204 in Eingriff, der nachstehend beschrieben wird. Der Eingriffsabschnitt 202a ist an einer Außenumfangsfläche des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b ausgebildet. Der Eingriffsabschnitt 202a steht aus einem Teil der Außenumfangsfläche des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b in Richtung der radialen Außenseite vor. Der Eingriffsabschnitt 202a hat eine Gestalt eines mit einem Boden versehenen Zylinders. Der Eingriffsabschnitt 202a hat einen Vertiefungsabschnitt 202c, der auf der radialen Außenseite offen ist.
Der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b hat eine zylindrische Gestalt, die eine Öffnung in der Axialrichtung hat. Eine Innenumfangsfläche des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b ist gegen den Gleitabschnitt 100Ad in Anlage gebracht. Der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b ist auf dem Gleitabschnitt 100Ad in der Axialrichtung gleitbar. Der Gleitabschnitt 100Ad ist eigerichtet, um den Öffnungs-/Schließabschnitt 202b in der Axialrichtung zu führen. Die Außenumfangsfläche des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b ist mit der oberen Fläche des Stufenabschnitts 100Af bündig. Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass die Außenumfangsfläche des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b mit der oberen Fläche des Stufenabschnitts 100Af bündig ist.
Eine Länge des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b in der Axialrichtung ist in etwa gleich einer Länger des Gleitabschnitts 100Ad in der Axialrichtung. Wenn der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b an der Position ist, die in 2A gezeigt ist, steht ein Endabschnitt des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b auf der Seite des Verdichterlaufrades 16 nicht aus dem Gleitabschnitt 100Ad in Richtung des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100Ae vor. Wenn der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b an der Position ist, die in 2B gezeigt ist, steht der Endabschnitt des Öffnungs-/Schließabschnitts 202b auf der Seite des Verdichterlaufrades 16 aus dem Gleitabschnitt 100Ad in Richtung der Seite des Zusatzströmungsdurchlasskrümmungsflächenabschnitts 100Ae vor.
Der Verbindungsmechanismus 204 umfasst ein Behälterelement 204a, einen Stift (Drehwelle) 204b, ein Verbindungsmittel (Verbindungselement) 204c und eine Gelenkverbindung 204d. Das Behälterelement 204a nimmt den Stift 204b, das Verbindungsmittel 204c und die Gelenkverbindung 204d auf.
Das Behälterelement 204a ist an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 100a montiert. Das Behälterelement 204a hat einen Hohlabschnitt, der in seinem Inneren ausgebildet ist. Das Behälterelement 204a hat eine Bodenfläche, die mit der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 100a verbunden ist. Das Behälterelement 204a hat eine Bodenflächenöffnung, die in der Bodenfläche ausgebildet ist und mit dem Hohlabschnitt in Verbindung ist. Das Behälterelement 204a hat eine Seitenfläche, die mit dem Linearaktor 206 verbunden ist. Das Behälterelement 204a hat eine Seitenflächenöffnung, die in der Seitenfläche ausgebildet ist und mit dem Hohlabschnitt in Verbindung ist.
Der zylindrische Abschnitt 100a hat ein Durchgangsloch 100e, das durch diesen in der Radialrichtung verläuft. Das Durchgangsloch 100e ist an einer Position in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a ausgebildet. Jedoch kann eine Vielzahl von Durchgangslöchern 100e in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a ausgebildet sein. Die Bodenfläche des Behälterelements 204a ist mit einem Außenumfangsrand des Durchgangslochs 100e verbunden. Der Außenumfangsrand des Durchgangslochs 100e ist mit dem Behälterelement 204a abgedeckt. Das Durchgangsloch 100e ist mit dem Hohlabschnitt durch die Bodenflächenöffnung des Behälterelements 204a in Verbindung.
Vorliegend ist der Linearaktor 206 mit der Seitenflächenöffnung des Behälterelements 204a verbunden. Die Seitenflächenöffnung des Behälterelements 204a ist mit dem Linearaktor 206 abgedeckt. Somit ist der Hohlabschnitt des Behälterelements 204a durch den Linearaktor 206 dicht verschlossen.
Der Stift 204b hat eine kreisförmige Säulengestalt. Der Stift 204b erstreckt sich in einer Richtung, die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Sperrplatte 202 (das heißt, der Axialrichtung) und der Radialrichtung ist. Beide Enden des Stifts 204b sind an dem Behälterelement 204a montiert.
Das Verbindungsmittel 204c hat eine ebene Plattengestalt. Das Verbindungsmittel 204c hat ein Durchgangsloch und ein Langloch. Das Durchgangloch des Verbindungsmittels 204c ist mit dem Stift 204b in Eingriff. Das Verbindungsmittel 204c ist eingerichtet, um um eine Mittelachse des Stifts 204b zu drehen (um eine vorbestimmte Drehachse). Das Verbindungsmittel 204c hat den Vorsprungsabschnitt (Eingriffselement) 204e an seinem Distalende. Der Vorsprungsabschnitt 204e ist in den Vertiefungsabschnitt 202c des Eingriffsabschnitts 202a eingesetzt. Der Vorsprungsabschnitt 204e ist mit einer Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 202c in Eingriff (mit dieser in Kontakt gebracht).
Der Vorsprungsabschnitt 204e ist ein kreisförmiges säulenförmiges Element, das eine halbkreisförmige Gestalt an seinem Distalende hat. Der Vorsprungsabschnitt 204e ist getrennt von dem Verbindungsmittel 204c vorgesehen. Der Vorsprungsabschnitt 204e ist in einen Einsetzabschnitt des Verbindungsmittels 204c eingefügt, um in das Verbindungsmittel 204c eingesetzt zu sein. Jedoch kann der Vorsprungsabschnitt 204e mit dem Verbindungsmittel 204c einstückig ausgebildet sein.
Eine Länge (Gesamtlänge) des Vorsprungsabschnitts 204e in der Mittelachsenrichtung ist kleiner als eine Tiefe des Vertiefungsabschnitts 202c. Ein Außendurchmesser des Vorsprungsabschnitts 204e ist kleiner als ein Innendurchmesser des Vertiefungsabschnitts 202c. Wie in 2A gezeigt ist, ist der Vorsprungsabschnitt 204e mit der Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 202c auf der stromaufwärtigen Seite in der Axialrichtung (rechten Seite der 2A) in Kontakt gebracht. Dabei ist der Vorsprungsabschnitt 204e mit der Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 202c auf der stromabwärtigen Seite (linken Seite der 2A) nicht in Kontakt. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 204e und der Vertiefungsabschnitt 202c haben einen Freiraum in der Axialrichtung.
Außerdem, wie in 2A gezeigt ist, ist der Vorsprungsabschnitt 204e mit der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts 202c nicht in Kontakt. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 204e und der Vertiefungsabschnitt 202c haben einen Freiraum in der Radialrichtung.
Wie in 2B gezeigt ist, ist der Vorsprungsabschnitt 204e mit der Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 202c auf der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung (linken Seite der 2B) in Kontakt gebracht. Dabei ist der Vorsprungsabschnitt 204e mit der Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 202c auf der stromaufwärtigen Seite (rechten Seite der 2B) nicht in Kontakt. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 204e und der Vertiefungsabschnitt 202c haben einen Freiraum in der Axialrichtung.
Außerdem, wie in 2B gezeigt ist, ist der Vorsprungsabschnitt 204e mit der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts 202c nicht in Kontakt. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 204e und der Vertiefungsabschnitt 202c haben einen Freiraum in der Radialrichtung.
Der Vorsprungsabschnitt 204e hat einen Freiraum bezüglich dem Eingriffsabschnitt 202a (Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 202c) während der Bewegung zwischen der Position, die in 2A gezeigt ist, und der Position, die in 2B gezeigt ist. Dieser Freiraum ist sowohl in der Axialrichtung, der Radialrichtung als auch der Drehrichtung (Umfangsrichtung) des Verdichterlaufrades 16 vorgesehen. Mit dem zwischen dem Vorsprungsabschnitt 204e und dem Vertiefungsabschnitt 202c vorgesehenen Freiraum neigt der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b weniger dazu, auf dem Gleitabschnitt 100Ad gehalten zu sein.
Das Langloch des Verbindungsmittels 204c ist auf der Seite ausgebildet, die dem Vorsprungsabschnitt 204e über das Durchgangsloch hinweg entgegengesetzt ist. Eine Länge des Langlochs des Verbindungsmittels 204c in einer Längsrichtung des Verbindungsmittels 204c ist größer als eine Länge in einer Querrichtung des Verbindungsmittels 204c. Die Gelenkverbindung 204d umfasst einen Wellenabschnitt, der sich parallel zu der Mittelachse des Stifts 204b erstreckt. Der Wellenabschnitt ist durch das Langloch des Verbindungsmittels 204c eingesetzt. Damit ist das Langloch des Verbindungsmittels 204c mit dem Wellenabschnitt der Gelenkverbindung 204d in Eingriff. Die Gelenkverbindung 204d umfasst einen Einsetzabschnitt, in den ein Ende eines Stabes 206f des Linearaktors 206, der nachstehend beschrieben wird, eingesetzt ist.
Ein Abtriebsabschnitt (das heißt, das Langloch), der durch den Linearaktor 206 angetrieben ist, und ein Antriebsabschnitt (das heißt, der Vorsprungsabschnitt 204e, der in den Einsetzabschnitt eingesetzt ist), der eingerichtet ist, die Sperrplatte 202 anzutreiben, sind an dem Verbindungsmittel 204c vorgesehen. Der Abtriebsabschnitt des Verbindungsmittels 204c ist auf einer Endseite bezüglich dem Stift 204b vorgesehen, und der Antriebsabschnitt ist auf der anderen Endseite bezüglich dem Stift 204b vorgesehen.
Die Gelenkverbindung 204d wird durch den Linearaktor 206 zwischen der Position, die in 2A gezeigt ist, und der Position angetrieben, die in 2B gezeigt ist. Wenn die Gelenkverbindung 204d angetrieben wird, dreht das Verbindungsmittel 204c um den Stift 204b zwischen der Position, die in 2A gezeigt ist, und der Position, die in 2B gezeigt ist. Wenn das Verbindungsmittel 204c dreht, wird die Sperrplatte 202 durch den Vorsprungsabschnitt 204e zwischen der Position, die in 2A gezeigt ist, und der Position angetrieben, die in 2B gezeigt ist.
Ein Abstand von dem Stift 204b zu dem Distalende des Vorsprungsabschnitts 204e (Antriebsabschnitts) ist größer als ein Abstand von dem Stift 204b zu dem Langloch (Abtriebsabschnitt). Ein Abstand zwischen einer Kontaktposition, an der der Vorsprungsabschnitt 204e mit dem Vertiefungsabschnitt 202c in Kontakt gebracht ist, und dem Stift 204b ist größer als ein Abstand zwischen einer Eingriffsposition, an der das Langloch des Verbindungsmittels 204c mit der Gelenkverbindung 204d in Eingriff ist, und dem Stift 204b. Daher ist das Verbindungsmittel 204c imstande, einen Bewegungsbetrag der Sperrplatte 202 festzulegen, um größer zu sein, als ein Bewegungsbetrag der Gelenkverbindung 204d.
Der Linearaktor 206 ist beispielsweise ein Linearelektromagnet. In dieser Ausführungsform ist der Linearaktor 206 als ein Linearelektromagnet einer Zweiwege-Selbsthalte-Art eingerichtet. Mit der Verwendung des Linearelektromagneten kann die Ansprechbarkeit schneller festgelegt werden, verglichen mit einem Fall eines Verwendens beispielsweise eines Drehelektromagneten oder eines Motors.
Der Linearaktor 206 umfasst ein Gehäuse 206a, ein Paar Spulen 206b und 206c, einen Permanentmagneten 206d, einen Kolben 206e und die Stange 206f. Der Linearaktor 206 ist eingerichtet, um die Stange 206f zwischen der Position, die in 2A gezeigt ist, und der Position anzutreiben, die in 2B gezeigt ist. Der Linearaktor 206 treibt die Stange 206f an, um die Sperrplatte 202 zwischen der Position anzutreiben, die in 2A gezeigt ist (ersten Position) und der Position, die in 2B gezeigt ist (zweiten Position).
Das Gehäuse 206a nimmt das Paar Spulen 206b und 206c, den Permanentmagneten 206d, den Kolben 206e und einen Teil der Stange 206f auf. Das Paar Spulen 206b und 206c ist in Reihe verbunden. Das Paar Spulen 206b und 206c ist in der Mittelachsenrichtung des Linearaktors 206 voneinander entfernt angeordnet. Der Permanentmagnet 206d ist zwischen dem Paar Spulen 206b und 206c angeordnet. Das Paar Spulen 206b und 206c und der Permanentmagnet 206d haben jeweils eine ringförmige Gestalt.
Der Kolben 206e ist auf einer Innendurchmesserseite des Paars Spulen 206b und 206c und des Permanentmagneten 206d angeordnet. Der Kolben 206e ist dem Paar Spulen 206b und 206c und dem Permanentmagneten 206d in einer Richtung gegenüberliegend, die senkrecht zu der Mittelachse des Linearaktors 206 ist.
Die Stange 206f ist auf einer Mittelachse des Kolbens 206e angeordnet. Die Stange 206f ist in den Kolben 206e eingesetzt. Die Stange 206f bewegt sich einstückig mit dem Kolben 206e. Beide Enden der Stange 206f stehen aus dem Gehäuse 206a vor. Ein Ende der Stange 206f tritt in den Hohlabschnitt des Behälterelements 204a durch die Seitenflächenöffnung des Behälterelements 204a ein. Das eine Ende der Stange 206f ist in den Einsetzabschnitt des Gelenkverbindung 204b eingesetzt.
Wenn ein Strom aufgebracht wird, um durch das Paar Spulen 206b und 206c zu strömen, bewegt sich der Kolben 206e in dem Gehäuse 206a in der Mittelachsenrichtung des Linearaktors 206. In dieser Ausführungsform ist die Mittelachsenrichtung des Linearaktors 206 an der Mittelachsenrichtung des Verdichterlaufrades 16 ausgerichtet. Wenn beispielsweise der Strom aufgebracht wird, um durch das Paar Spulen 206b und 206c in einer ersten Richtung zu strömen, bewegt sich der Kolben 206e von einer Endseite (Position, die in 2A gezeigt ist) in Richtung einer anderen Endseite (Position, die in 2B gezeigt ist) innerhalb des Gehäuses 206a.
Der Kolben 206e, die Stange 206f und die Gelenkverbindung 204d bewegen sich einstückig von der Position, die in 2A gezeigt ist, zu der Position, die in 2B gezeigt ist. Wenn sich die Gelenkverbindung 204d bewegt, dreht sich das Verbindungsmittel 204c um den Stift 204b von der Position, die in 2A gezeigt ist, zu der Position, die in 2B gezeigt ist. Wenn das Verbindungsmittel 204c dreht, bewirkt der Vorsprungsabschnitt 204e, dass sich die Sperrplatte 202 von der Position, die in 2A gezeigt ist, zu der Position bewegt, die in 2B gezeigt ist.
Dabei wird der Kolben 206e auf der anderen Endseite (Position, die in 2B gezeigt ist) durch eine Anziehungskraft des Permanentmagneten 206d gehalten, wenn der Strom, der durch das Paar Spulen 206b und 206c strömt, gestoppt wird. Infolgedessen wird die Sperrplatte 202 an der Position gehalten, die in 2B gezeigt ist.
Wenn außerdem der Strom aufgebracht wird, um durch das Paar Spulen 206b und 206c in einer zweiten Richtung zu strömen, die der ersten Richtung entgegengesetzt, bewegt sich der Kolben 206e von der anderen Endseite (Position, die in 2B gezeigt ist) in Richtung der einen Endseite (Position, die in 2A gezeigt ist) in dem Gehäuse 206a.
Der Kolben 206e, die Stange 206f und die Gelenkverbindung 204d bewegen sich einstückig von der Position, die in 2B gezeigt ist, zu der Position, die in 2A gezeigt ist. Wenn sich die Gelenkverbindung 204d bewegt, dreht das Verbindungsmittel 204c um den Stift 204b von der Position, die in 2B gezeigt ist, zu der Position, die in 2A gezeigt ist. Wenn das Verbindungsmittel 204c dreht, bewirkt der Vorsprungsabschnitt 204e, dass sich die Sperrplatte 202 von der Position, die in 2B gezeigt ist, zu der Position bewegt, die in 2A gezeigt ist.
Wenn dabei der Strom, der durch das Paar Spulen 206b und 206c strömt, gestoppt wird, wird der Kolben 206e an der einen Endseite (Position, die in 2A gezeigt ist) durch die Anziehungskraft des Permanentmagneten 206d gehalten. Infolgedessen wird die Sperrplatte 202 an der Position gehalten, die in 2A gezeigt ist.
Wenn die Sperrplatte 202 an der in 2A gezeigten Position gehalten wird, wird der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b an einer Öffnungsposition aus einem Öffnen des Zusatzströmungsdurchlasses 104 gehalten (geöffneter Zustand). Dabei wird der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b in Anlage gegen den Stufenabschnitt 100Af gebracht. Wenn derweil die Sperrplatte 202 an der Position gehalten wird, die in 2B gezeigt ist, wird der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b an der Schließposition aus einem Schließen des Zusatzströmungsdurchlasses 104 gehalten (geschlossener Zustand). Dabei ist der Öffnungs-/Schließabschnitt 202b von dem Stufenabschnitt 100Af auf der Seite des Verdichterlaufrades 16 entfernt.
Der Linearaktor 206 bewegt die Sperrplatte 202 in der Axialrichtung unter Verwendung des Verbindungsmechanismus 204. Der Zusatzströmungsdurchlass 104 wird zu dem offenen Zustand oder dem geschlossenen Zustand durch die Bewegung der Sperrplatte 202 in der Axialrichtung geändert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der variable Mechanismus 200 eingerichtet, um imstande zu sein, den Zusatzströmungsdurchlass 104 zu öffnen und zu schließen. Der variable Mechanismus 200 bringt den Zusatzströmungsdurchlass 104 in den geschlossenen Zustand bei der Betriebsbedingung des Turboladers C auf der Seite der kleinen Strömungsrate. Wenn der Zusatzströmungsdurchlass 104 in den geschlossenen Zustand gebracht wird, ist der Aufnahmeabschnitt 100B lediglich mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 in Verbindung, ohne mit dem Zusatzströmungsdurchlass 104 in Verbindung zu sein. Wenn der Zusatzströmungsdurchlass 104 in den geschlossenen Zustand gebracht wird, wird ein Durchmesser (effektive Querschnittsfläche) des Strömungsdurchlasses (Einlassströmungsdurchlasses 101), der mit dem Aufnahmeabschnitt 100B in Verbindung ist, kleiner. Wenn der Durchmesser des Strömungsdurchlasses, der mit dem Aufnahmeabschnitt 100B in Verbindung ist, kleiner wird, erhöht sich der Betriebsbereich des Turboladers C auf der Seite der kleinen Strömungsrate.
Wenn jedoch der Zusatzströmungsdurchlass 104 in den geschlossenen Zustand gebracht wird, wird die Luftmenge, die in das Verdichterlaufrad 16 strömt, reduziert. Wenn die Luftmenge, die in das Verdichterlaufrad 16 strömt, reduziert ist, verringert sich der Betriebsbereich des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate. Der variable Mechanismus 200 bringt den Zusatzströmungsdurchlass 104 in den geöffneten Zustand bei der Betriebsbedingung des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate. Wenn der Zusatzströmungsdurchlass 104 in den offenen Zustand gebracht wird, ist der Aufnahmeabschnitt 100B sowohl mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 als auch mit dem Zusatzströmungsdurchlass 104 in Verbindung. Die Luft strömt in das Verdichterlaufrad 16 sowohl durch den Hauptströmungsdurchlass 102 als auch durch den Zusatzströmungsdurchlass 104. Das heißt, die Luftmenge, die in das Verdichterlaufrad 16 strömt, wird größer verglichen mit dem Fall, in dem der Zusatzströmungsdurchlass 104 in dem geschlossenen Zustand ist. Wenn die Luftmenge, die in das Verdichterlaufrad 16 strömt, erhöht wird, wird der Verringerungsumfang des Betriebsbereichs des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate reduziert. Anders gesagt, wenn sich die Luftmenge erhöht, die in das Verdichterlaufrad 16 strömt, kann der Betriebsbereich des Turboladers C auf der Seite der großen Strömungsrate aufrechterhalten werden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der variable Mechanismus 200 eine Grenzströmungsrate, die ein Schwanken zu der Seite der kleinen Strömungsrate bewirkt, verschieben, wenn der Zusatzströmungsdurchlass 104 in den geschlossenen Zustand gebracht wird. Wenn der Zusatzströmungsdurchlass 104 in den offenen Zustand gebracht wird, kann der variable Mechanismus 200 eine Grenzströmungsrate aufrechterhalten, die ein Drosseln verursacht.
Durch das Antreiben der Sperrplatte 202 unter Verwendung des Linearaktors 206 kann der variable Mechanismus 200 verglichen mit dem Fall verkleinert werden, in dem die Sperrplatte 202 durch den Drehaktor angetrieben wird. Außerdem sind in dieser Ausführungsform das Durchgangsloch 100e und der Verbindungsmechanismus 204 an einer Position in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a vorgesehen. Somit kann der variable Mechanismus 200 verglichen mit dem Fall verkleinert werden, in dem eine Vielzahl von Sätzen aus dem Durchgangsloch 100e und dem Verbindungsmechanismus 204 in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a vorgesehen ist. Außerdem kann eine Konfiguration des variablen Mechanismus 200 verglichen mit dem Fall vereinfacht werden, in dem eine Vielzahl von Sätzen aus dem Durchgangsloch 100e und dem Verbindungsmechanismus 204 in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 100a vorgesehen ist. Daher können Kosten für den variablen Mechanismus 200 reduziert werden. Das heißt, der variable Mechanismus 200 ist imstande den Zusatzströmungsdurchlass 104 mit einer einfachen Konfiguration zu öffnen und zu schließen.
Die eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen geschrieben, es erübrigt sich jedoch zu sagen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsform beschränkt ist. Es ist ersichtlich, dass Fachleute zu verschiedenen Abwandlungen und Modifikationen in dem Umfang der Ansprüche gelangen können, und dass diese Beispiele als selbstverständlich in den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung fallend ausgelegt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung des Beispiels, bei dem beide Enden des Zusatzströmungsdurchlasses 104 mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 in Verbindung sind. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Mindestens eines der beiden Enden des Zusatzströmungsdurchlasses 104 muss nicht mit dem Hauptströmungsdurchlass 102 in Verbindung sein. Beispielsweise kann der Zusatzströmungsdurchlass 104 weiter auf der Außendurchmesserseite als der Hauptströmungsdurchlass 102 vorgesehen sein, und kann von dem Hauptströmungsdurchlass 102 unabhängig vorgesehen sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgte die Beschreibung des Beispiels, bei dem der Linearaktor 206 der Linearelektromagnet ist, der den Permanentmagneten 206d umfasst. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der Linearaktor 206 kann ein Linearelektromagnet sein, der den Permanentmagneten 206d nicht umfasst. Außerdem ist der Linearaktor 206 nicht auf den Linearelektromagneten beschränkt und kann ein Linearmotor oder pneumatischer Aktor sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgte die Beschreibung des Beispiels, bei dem der variable Mechanismus 200 eingerichtet ist, um die Sperrplatte 202 zwischen der ersten Position, die in 2A gezeigt ist, und der zweiten Position zu bewegen, die in 2B gezeigt ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der variable Mechanismus 200 kann eingerichtet sein, um die Sperrplatte 202 auch zu einer Zwischenposition (dritten Position) zwischen der Position, die in 2A gezeigt ist, und der Position zu bewegen, die in 2B gezeigt ist.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgte die Beschreibung des Beispiels, bei dem der Linearaktor 206 eingerichtet ist, um die Sperrplatte 202 unter Verwendung des Verbindungsmechanismus 204 anzutreiben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der Linearaktor 206 kann eingerichtet sein, um die Sperrplatte 202 anzutreiben, ohne den Verbindungsmechanismus 204 zu verwenden. Beispielsweise kann der Eingriffsabschnitt 202a der Sperrplatte 202 mit der Stange 206f des Linearaktors 206 unmittelbar verbunden sein. Wenn die Stange 206f und der Eingriffsabschnitt 202a miteinander verbunden sind, treibt der Linearaktor 206, die Sperrplatte 202 unmittelbar an.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der variable Mechanismus 200 eingerichtet ist, die Sperrplatte 202 in der Axialrichtung zu bewegen. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der variable Mechanismus 200 kann eingerichtet sein, um den Verengungsabschnitt 100A in der Axialrichtung zu bewegen. Beispielsweise kann der Eingriffsabschnitt 202a an dem Verengungsabschnitt 100A ausgebildet sein. Der Eingriffsabschnitt 202a, der an dem Verengungsabschnitt 100A ausgebildet ist, kann mit dem Vorsprungsabschnitt 204e des Verbindungsmechanismus 204 in Eingriff sein. Außerdem kann der Verbindungsmechanismus 204 durch den Linearaktor 206 angetrieben sein. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann der Verengungsabschnitt 100A als ein bewegbares Element eingerichtet sein, das durch den Linearaktor 206 angetrieben ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann für einen Radialverdichter verwendet werden.
Bezugszeichenliste

C:: Turbolader
CC:: Radialverdichter
16:: Verdichterlaufrad (Laufrad)
100A:: Verengungsabschnitt (Wandabschnitt)
102:: Hauptströmungsdurchlass
104:: Zusatzströmungsdurchlass
202:: Sperrplatte (bewegbares Element)
202a:: Eingriffsabschnitt
204c:: Verbindungsmittel (Verbindungselement)
204e:: Vorsprungsabschnitt (Eingriffselement)
206:: Linearaktor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018 [0001]
JP 092831 [0001]
JP 5824821 B2 [0003]

Claims

Radialverdichter, mit: einem Laufrad; einem Hauptströmungsdurchlass, der auf einer Vorderflächenseite des Laufrades ausgebildet ist; einem bewegbaren Element, das zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei die erste Position eine Position ist, an der ein Öffnungsgrad eines Zusatzströmungsdurchlasses, der weiter auf einer Außendurchmesserseite angeordnet ist als der Hauptströmungsdurchlass, zu einem ersten Öffnungsgrad wird, wobei die zweite Position eine Position ist, an der ein Öffnungsgrad des Zusatzströmungsdurchlasses zu einem zweiten Öffnungsgrad wird, der kleiner als der erste Öffnungsgrad ist; und einem Linearaktor, der eingerichtet ist, ein bewegbares Element in einer Drehachsenrichtung des Laufrades anzutreiben.
Radialverdichter nach Anspruch 1, wobei der Linearaktor einen Linearelektromagneten aufweist, der einen Permanentmagneten umfasst.
Radialverdichter nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einem Verbindungselement, das Folgendes umfasst: einen Abtriebsabschnitt, der weiter auf einer Endseite angeordnet ist als eine Drehachse und eingerichtet ist, durch den Linearaktor angetrieben zu sein; und einen Einsetzabschnitt, der weiter auf einer anderen Endseite angeordnet ist als die Drehachse; einem Eingriffselement, das an dem Einsetzabschnitt vorgesehen ist; und einem Eingriffsabschnitt, der an dem bewegbaren Element vorgesehen ist und mit dem das Eingriffselement in Eingriff gelangen kann.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem Wandabschnitt, der eingerichtet ist, den Hauptströmungsdurchlass und den Zusatzströmungsdurchlass zu begrenzen, wobei das bewegbare Element eine Sperrplatte aufweist, die in dem Zusatzströmungsdurchlass vorgesehen ist und in einer Drehachsenrichtung des Laufrades entlang des Wandabschnitts gleitbar ist.