JP2002129970A - 可変容量タービン - Google Patents
可変容量タービンInfo
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- JP2002129970A JP2002129970A JP2000321464A JP2000321464A JP2002129970A JP 2002129970 A JP2002129970 A JP 2002129970A JP 2000321464 A JP2000321464 A JP 2000321464A JP 2000321464 A JP2000321464 A JP 2000321464A JP 2002129970 A JP2002129970 A JP 2002129970A
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- Japan
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- movable nozzle
- support pin
- nozzle blade
- turbine
- opening position
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
- F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/045—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial flow machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小流量時におけるサポートピンの空力的影響
を小さくし、小流量時のタービン効率を改善すること。 【解決手段】 最大開度位置Ａと最小開度位置Ｃとの間
に設定される定格開度位置Ｂに可動ノズル翼１９が位置
している状態にて、当該可動ノズル翼１９の前縁１９ａ
より前方位置にサポートピン２４を配置する。
を小さくし、小流量時のタービン効率を改善すること。 【解決手段】 最大開度位置Ａと最小開度位置Ｃとの間
に設定される定格開度位置Ｂに可動ノズル翼１９が位置
している状態にて、当該可動ノズル翼１９の前縁１９ａ
より前方位置にサポートピン２４を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等の車両
用のターボチャージャ等で使用されるラジアルタービン
に関し、特に、可動ノズル翼（可変ノズル）を有する可
変容量タービンに関するものである。
用のターボチャージャ等で使用されるラジアルタービン
に関し、特に、可動ノズル翼（可変ノズル）を有する可
変容量タービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ターボチャージャ等で使用される可変容
量タービンは、タービン翼車の外周囲にて相対向する二
つの側壁面部間に複数枚の可動ノズル翼を各々軸体によ
って回動可能に設けられており、当該可動ノズル翼の回
動によってノズル流出角、動翼入口部の通路面積が変化
し、タービン容量を変化する。
量タービンは、タービン翼車の外周囲にて相対向する二
つの側壁面部間に複数枚の可動ノズル翼を各々軸体によ
って回動可能に設けられており、当該可動ノズル翼の回
動によってノズル流出角、動翼入口部の通路面積が変化
し、タービン容量を変化する。
【０００３】上述のような構造の可変容量タービンに
は、可動ノズル翼を配置される二つの側壁面間の間隔、
すなわち、ノズルクリアランスを、当該部分が排気ガス
等の高温ガスに曝されても、適正値に保つために、当該
二つの側壁面間を横切って延在するクリアランス設定用
のサポートピンが設けられる。
は、可動ノズル翼を配置される二つの側壁面間の間隔、
すなわち、ノズルクリアランスを、当該部分が排気ガス
等の高温ガスに曝されても、適正値に保つために、当該
二つの側壁面間を横切って延在するクリアランス設定用
のサポートピンが設けられる。
【０００４】サポートピンは、構造上、必要不可欠なも
のであるが、タービン入口部の作動ガス流路中に存在す
ることから、流路抵抗になり、空力的影響によってター
ビン効率を低下させる原因になる。特に、小流量時にお
けるサポートピンの空力的影響は大きく、小流量時のタ
ービン効率の低下が問題になる。
のであるが、タービン入口部の作動ガス流路中に存在す
ることから、流路抵抗になり、空力的影響によってター
ビン効率を低下させる原因になる。特に、小流量時にお
けるサポートピンの空力的影響は大きく、小流量時のタ
ービン効率の低下が問題になる。
【０００５】このことに対し、サポートピンによるター
ビン効率の低下を減らす工夫は、従来より種々行われて
おり、たとえば、実開平７−２５２４９号公報、特開平
１１−１９０２１９号公報、特開平１１−３３６５５４
号公報に示されているようなものがある。これら公報に
示されている技術は、サポートピンの機械的な構造を改
良することにより、サポートピンによる流路抵抗を減ら
し、タービン効率の低下を低減するものである。
ビン効率の低下を減らす工夫は、従来より種々行われて
おり、たとえば、実開平７−２５２４９号公報、特開平
１１−１９０２１９号公報、特開平１１−３３６５５４
号公報に示されているようなものがある。これら公報に
示されている技術は、サポートピンの機械的な構造を改
良することにより、サポートピンによる流路抵抗を減ら
し、タービン効率の低下を低減するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような、サポー
トピンの機械的な構造を改良した従来技術は、一往、所
期の目的を達成するが、サポートピンの構造を複雑なも
のにする傾向があり、また、サポートピンの機械的な構
造の改良だけでは、流路抵抗の低減に限度があり、より
よいタービン効率を得るためには、サポートピンによる
流路抵抗を、より一層低減する必要がある。
トピンの機械的な構造を改良した従来技術は、一往、所
期の目的を達成するが、サポートピンの構造を複雑なも
のにする傾向があり、また、サポートピンの機械的な構
造の改良だけでは、流路抵抗の低減に限度があり、より
よいタービン効率を得るためには、サポートピンによる
流路抵抗を、より一層低減する必要がある。
【０００７】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、サポートピンの機械的な構造の
観点とは別の観点から、サポートピンによる流路抵抗を
効果的に低減し、特に、小流量時におけるサポートピン
の空力的影響を小さくし、小流量時のタービン効率を改
善できる可変容量タービンを提供することを目的として
いる。
ためになされたもので、サポートピンの機械的な構造の
観点とは別の観点から、サポートピンによる流路抵抗を
効果的に低減し、特に、小流量時におけるサポートピン
の空力的影響を小さくし、小流量時のタービン効率を改
善できる可変容量タービンを提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による可変容量タービンは、タービン翼
車の外周囲にて相対向する二つの側壁面部間に複数枚の
可動ノズル翼が各々軸体によって回動可能に設けられ、
前記二つの側壁面間の間隔を適正値に保つために、当該
二つの側壁面間を横切って延在するクリアランス設定用
のサポートピンを有する可変容量タービンにおいて、最
大開度位置と最小開度位置との間に設定される定格開度
位置に前記可動ノズル翼が位置している状態にて、当該
可動ノズル翼の前縁より前方位置に前記サポートピンが
配置されているものである。
めに、この発明による可変容量タービンは、タービン翼
車の外周囲にて相対向する二つの側壁面部間に複数枚の
可動ノズル翼が各々軸体によって回動可能に設けられ、
前記二つの側壁面間の間隔を適正値に保つために、当該
二つの側壁面間を横切って延在するクリアランス設定用
のサポートピンを有する可変容量タービンにおいて、最
大開度位置と最小開度位置との間に設定される定格開度
位置に前記可動ノズル翼が位置している状態にて、当該
可動ノズル翼の前縁より前方位置に前記サポートピンが
配置されているものである。
【０００９】この構造によれば、可動ノズル翼に対する
サポートピンの配置位置によって空力的影響、特に、定
格開度位置〜最小開度位置の状態での空力的影響が低減
し、小流領域における高効率化が図られる。
サポートピンの配置位置によって空力的影響、特に、定
格開度位置〜最小開度位置の状態での空力的影響が低減
し、小流領域における高効率化が図られる。
【００１０】また、この発明による可変容量タービン
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記定格開度位置に位置している前記可
動ノズル翼の翼厚中央部を通る対数螺線の延長線上ある
いはそれの近傍の位置の位置に、更に特定したものであ
る。
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記定格開度位置に位置している前記可
動ノズル翼の翼厚中央部を通る対数螺線の延長線上ある
いはそれの近傍の位置の位置に、更に特定したものであ
る。
【００１１】また、この発明による可変容量タービン
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記サポートピンの外径をｄとした場
合、前記サポートピンは前記可動ノズル翼の前縁より３
ｄの離間距離範囲内に、更に特定したものである。
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記サポートピンの外径をｄとした場
合、前記サポートピンは前記可動ノズル翼の前縁より３
ｄの離間距離範囲内に、更に特定したものである。
【００１２】また、この発明による可変容量タービン
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記可動ノズル翼が前記定格開度位置よ
り開度を増大することにより当該可動ノズル翼の負圧面
側に前記サポートピンが位置し、前記可動ノズル翼が前
記定格開度位置より開度を低減することにより当該可動
ノズル翼の圧力面側に前記サポートピンが位置する位置
に、更に特定したものである。
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記可動ノズル翼が前記定格開度位置よ
り開度を増大することにより当該可動ノズル翼の負圧面
側に前記サポートピンが位置し、前記可動ノズル翼が前
記定格開度位置より開度を低減することにより当該可動
ノズル翼の圧力面側に前記サポートピンが位置する位置
に、更に特定したものである。
【００１３】また、上述の目的を達成するために、この
発明による可変容量タービンは、タービン翼車の外周囲
にて相対向する二つの側壁面部間に複数枚の可動ノズル
翼が各々軸体によって回動可能に設けられ、前記二つの
側壁面間の間隔を適正値に保つために、当該二つの側壁
面間を横切って延在するクリアランス設定用のサポート
ピンを有する可変容量タービンにおいて、前記可動ノズ
ル翼の圧力面側で、最大開度位置にある可動ノズル翼と
接触することがなく、当該可動ノズル翼の回動中心位置
より当該可動ノズル翼の前縁側の位置に前記サポートピ
ンが配置されているものである。
発明による可変容量タービンは、タービン翼車の外周囲
にて相対向する二つの側壁面部間に複数枚の可動ノズル
翼が各々軸体によって回動可能に設けられ、前記二つの
側壁面間の間隔を適正値に保つために、当該二つの側壁
面間を横切って延在するクリアランス設定用のサポート
ピンを有する可変容量タービンにおいて、前記可動ノズ
ル翼の圧力面側で、最大開度位置にある可動ノズル翼と
接触することがなく、当該可動ノズル翼の回動中心位置
より当該可動ノズル翼の前縁側の位置に前記サポートピ
ンが配置されているものである。
【００１４】この構造によっても、可動ノズル翼に対す
るサポートピンの配置位置によって空力的影響、特に、
低開度位置の状態での空力的影響が低減し、小流領域に
おける高効率化が図られる。
るサポートピンの配置位置によって空力的影響、特に、
低開度位置の状態での空力的影響が低減し、小流領域に
おける高効率化が図られる。
【００１５】また、この発明による可変容量タービン
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記可動ノズル翼の回動中心と当該可動
ノズル翼の前縁との間の略中間位置と当該可動ノズル翼
の前縁位置との間の位置に、更に特定したものである。
は、より一層の効果が得られるべく、前記サポートピン
の配置位置を、前記可動ノズル翼の回動中心と当該可動
ノズル翼の前縁との間の略中間位置と当該可動ノズル翼
の前縁位置との間の位置に、更に特定したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明によ
る可変容量タービンを自動車用ターボチャージャに適用
した場合の全体構成を示している。
明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明によ
る可変容量タービンを自動車用ターボチャージャに適用
した場合の全体構成を示している。
【００１７】ターボチャージャは、大別して、中央の軸
受ハウジング１と、軸受ハウジング１の一方の側に取り
付けられたタービンハウジング２およびタービンアウト
レットハウジング３と、軸受ハウジング１の他方の側に
取り付けられたコンプレッサハウジング４の４個のハウ
ジングの組立体により構成されている。
受ハウジング１と、軸受ハウジング１の一方の側に取り
付けられたタービンハウジング２およびタービンアウト
レットハウジング３と、軸受ハウジング１の他方の側に
取り付けられたコンプレッサハウジング４の４個のハウ
ジングの組立体により構成されている。
【００１８】軸受ハウジング１は軸受け５によってター
ビン軸６を回転可能に支持している。タービン軸６は、
軸受ハウジング１を図１にて左右方向に貫通して延在し
ており、一方の端部にタービン翼車７を一体に有し、他
端にコンプレッサ翼車８を取り付けられている。
ビン軸６を回転可能に支持している。タービン軸６は、
軸受ハウジング１を図１にて左右方向に貫通して延在し
ており、一方の端部にタービン翼車７を一体に有し、他
端にコンプレッサ翼車８を取り付けられている。
【００１９】タービン翼車７は、ラジアルタービン形状
をなして複数枚のタービン翼（動翼）９を有しており、
タービンハウジング２が画定するタービン室１０内に配
置されている。タービン室１０の外側にはタービンハウ
ジング２によってタービンのスクロール部１１が形成さ
れている。コンプレッサ翼車８はコンプレッサハウジン
グ４が画定するコンプレッサ室１２内にあり、コンプレ
ッサ室１２の外側にはコンプレッサハウジング４によっ
てコンプレッサのスクロール部１３が形成されている。
をなして複数枚のタービン翼（動翼）９を有しており、
タービンハウジング２が画定するタービン室１０内に配
置されている。タービン室１０の外側にはタービンハウ
ジング２によってタービンのスクロール部１１が形成さ
れている。コンプレッサ翼車８はコンプレッサハウジン
グ４が画定するコンプレッサ室１２内にあり、コンプレ
ッサ室１２の外側にはコンプレッサハウジング４によっ
てコンプレッサのスクロール部１３が形成されている。
【００２０】タービン翼車７の外周囲には、換言すれ
ば、タービン室１０とスクロール部１１との間には、相
対向する二つの側壁面部１４、１５によってインレット
通路部１６が画定されている。この実施の形態では、一
方の側壁面部１４はタービンハウジング２に固定された
ノズルマウント部材１７により与えられ、他方の側壁面
部１５はタービンハウジング２に設けられたノズルプレ
ート１８により与えられている。
ば、タービン室１０とスクロール部１１との間には、相
対向する二つの側壁面部１４、１５によってインレット
通路部１６が画定されている。この実施の形態では、一
方の側壁面部１４はタービンハウジング２に固定された
ノズルマウント部材１７により与えられ、他方の側壁面
部１５はタービンハウジング２に設けられたノズルプレ
ート１８により与えられている。
【００２１】インレット通路部１６は、タービン翼車７
の回転中心と同心の円環状をなしており、インレット通
路部１６には複数枚の可動ノズル翼１９が各々軸体２０
によって回動可能に設けられている。軸体２０は、リン
ク機構２１によってアクチュエータ２２の動作ロッド２
３と駆動連結され、アクチュエータ２２によって回動駆
動される。これにより、可動ノズル翼１９は、最大開度
位置Ａ〜定格開度位置（中間位置）Ｂ〜最小開度位置Ｃ
（図２参照）との間に回動変位する。
の回転中心と同心の円環状をなしており、インレット通
路部１６には複数枚の可動ノズル翼１９が各々軸体２０
によって回動可能に設けられている。軸体２０は、リン
ク機構２１によってアクチュエータ２２の動作ロッド２
３と駆動連結され、アクチュエータ２２によって回動駆
動される。これにより、可動ノズル翼１９は、最大開度
位置Ａ〜定格開度位置（中間位置）Ｂ〜最小開度位置Ｃ
（図２参照）との間に回動変位する。
【００２２】上述した二つの側壁面部１４と１５との間
隔、換言すれば、インレット通路部１６の幅方向の寸法
を適正値に保つために、インレット通路部１６を横切っ
て延在するクリアランス設定用のサポートピン２４が設
けられている。サポートピン２４は、円柱形状をなし、
一端をノズルマウント部材１７に固定され、他端をノズ
ルプレート１８と接続されている。
隔、換言すれば、インレット通路部１６の幅方向の寸法
を適正値に保つために、インレット通路部１６を横切っ
て延在するクリアランス設定用のサポートピン２４が設
けられている。サポートピン２４は、円柱形状をなし、
一端をノズルマウント部材１７に固定され、他端をノズ
ルプレート１８と接続されている。
【００２３】この発明による可変容量タービンの特徴
は、可動ノズル翼１９に対するサポートピン２４の位置
関係にあり、サポートピン２４の配置位置の最適化であ
り、図２に示されているように、最大開度位置Ａと最小
開度位置Ｃとの間に設定される定格開度位置Ｂに可動ノ
ズル翼１９が位置している状態にての可動ノズル翼１９
の前縁１９ａより前方位置にサポートピン２４が配置さ
れている。より詳細には、サポートピン２４は、定格開
度位置Ｂに位置している可動ノズル翼１９の翼厚中央部
を通る対数螺線ＬＳの延長線上あるいはそれの近傍の位
置であって、前縁１９ａに極く接近した位置に配置され
ている。
は、可動ノズル翼１９に対するサポートピン２４の位置
関係にあり、サポートピン２４の配置位置の最適化であ
り、図２に示されているように、最大開度位置Ａと最小
開度位置Ｃとの間に設定される定格開度位置Ｂに可動ノ
ズル翼１９が位置している状態にての可動ノズル翼１９
の前縁１９ａより前方位置にサポートピン２４が配置さ
れている。より詳細には、サポートピン２４は、定格開
度位置Ｂに位置している可動ノズル翼１９の翼厚中央部
を通る対数螺線ＬＳの延長線上あるいはそれの近傍の位
置であって、前縁１９ａに極く接近した位置に配置され
ている。
【００２４】なお、ここで云う定格開度位置Ｂとは、ピ
ーク効率が得られる設計流量に相当する開度である。
ーク効率が得られる設計流量に相当する開度である。
【００２５】この配置位置により、可動ノズル翼１９が
定格開度位置Ｂより開度を増大（図２にて時計廻り方向
の回動）することにより、可動ノズル翼１９の負圧面１
９ｂ側にサポートピン２４が位置し、これとは反対に、
可動ノズル翼１９が定格開度位置Ｂより開度を低減（図
２にて反時計廻り方向の回動）することにより、可動ノ
ズル翼１９の圧力面１９ｃ側にサポートピン２４が位置
する。
定格開度位置Ｂより開度を増大（図２にて時計廻り方向
の回動）することにより、可動ノズル翼１９の負圧面１
９ｂ側にサポートピン２４が位置し、これとは反対に、
可動ノズル翼１９が定格開度位置Ｂより開度を低減（図
２にて反時計廻り方向の回動）することにより、可動ノ
ズル翼１９の圧力面１９ｃ側にサポートピン２４が位置
する。
【００２６】図３はサポートピン２４を上述したような
配置位置に配置した場合の流動解析結果より得られる可
動ノズル翼１９およびサポートピン２４周りの流線を、
図４は同様に静圧力分布を、図５は同様に絶対流速分布
を各々示している。なお、図３〜図５において、（ａ）
は最大開度位置状態を、（ｂ）は定格開度位置状態を、
（ｃ）は最小開度位置状態を各々示している。
配置位置に配置した場合の流動解析結果より得られる可
動ノズル翼１９およびサポートピン２４周りの流線を、
図４は同様に静圧力分布を、図５は同様に絶対流速分布
を各々示している。なお、図３〜図５において、（ａ）
は最大開度位置状態を、（ｂ）は定格開度位置状態を、
（ｃ）は最小開度位置状態を各々示している。
【００２７】図２において、符合ｐは、従来のサポート
ピンの標準的な配置位置を示しており、図１６はサポー
トピンｐの場合の流動解析結果より得られる可動ノズル
翼１９およびサポートピンｐ周りの流線を、図１７は同
様に静圧力分布を、図１８は同様に絶対流速分布を各々
示している。なお、図１６〜図１８においても、（ａ）
は最大開度位置状態を、（ｂ）は定格開度位置状態を、
（ｃ）は最小開度位置状態を各々示している。
ピンの標準的な配置位置を示しており、図１６はサポー
トピンｐの場合の流動解析結果より得られる可動ノズル
翼１９およびサポートピンｐ周りの流線を、図１７は同
様に静圧力分布を、図１８は同様に絶対流速分布を各々
示している。なお、図１６〜図１８においても、（ａ）
は最大開度位置状態を、（ｂ）は定格開度位置状態を、
（ｃ）は最小開度位置状態を各々示している。
【００２８】上述の流動解析結果より、従来例では、ど
のノズル開度でもサポートピンｐが可動ノズル翼１９に
空力的影響を与え、特に、最小開度位置では、サポート
ピンｐがノズル翼間通路を塞ぎ、大きい流路抵抗にな
る。これに対し、サポートピン２４の場合には、最小開
度位置〜定格開度位置において、殆ど空力影響が出るこ
とがなく、最大開度位置では、やや影響が出るが、この
ときにはノズル翼付近での圧力膨張はあまりなく、しか
もノズルスロート面積が大きくなっているため、問題に
ならないと考えられる。これにより、サポートピン２４
は、特に、可動ノズル翼１９が最小開度位置〜定格開度
位置にあるときに、空力的に殆ど影響せず、小流量側の
高効率化が図られる。
のノズル開度でもサポートピンｐが可動ノズル翼１９に
空力的影響を与え、特に、最小開度位置では、サポート
ピンｐがノズル翼間通路を塞ぎ、大きい流路抵抗にな
る。これに対し、サポートピン２４の場合には、最小開
度位置〜定格開度位置において、殆ど空力影響が出るこ
とがなく、最大開度位置では、やや影響が出るが、この
ときにはノズル翼付近での圧力膨張はあまりなく、しか
もノズルスロート面積が大きくなっているため、問題に
ならないと考えられる。これにより、サポートピン２４
は、特に、可動ノズル翼１９が最小開度位置〜定格開度
位置にあるときに、空力的に殆ど影響せず、小流量側の
高効率化が図られる。
【００２９】流体力学において、円柱（サポートピン）
の周りの流れにより、円柱下流に生じる渦列（カルマン
の渦列）は、渦列が互いの誘導速度で影響し合う結果、
渦列が安定して存在するためには、円柱の外径の略３倍
の長さが必要であることが分かっている。
の周りの流れにより、円柱下流に生じる渦列（カルマン
の渦列）は、渦列が互いの誘導速度で影響し合う結果、
渦列が安定して存在するためには、円柱の外径の略３倍
の長さが必要であることが分かっている。
【００３０】このことにより、カルマン渦を発生させな
いためには、サポートピン２４の外径をｄとした場合、
サポートピン２４は可動ノズル翼１９の前縁１９ａより
３ｄの離間距離範囲内に配置されていることが好まし
い。図２にて符合２４’は可動ノズル翼１９の前縁１９
ａより３ｄ離間した位置にサポートピンを配置した限界
例を示している。
いためには、サポートピン２４の外径をｄとした場合、
サポートピン２４は可動ノズル翼１９の前縁１９ａより
３ｄの離間距離範囲内に配置されていることが好まし
い。図２にて符合２４’は可動ノズル翼１９の前縁１９
ａより３ｄ離間した位置にサポートピンを配置した限界
例を示している。
【００３１】図６はサポートピン２４’を上述したよう
な配置位置に配置した場合の流動解析結果より得られる
可動ノズル翼１９およびサポートピン２４’周りの流線
を、図７は同様に静圧力分布を、図８は同様に絶対流速
分布を各々示している。なお、図６〜図８においては、
定格開度位置状態を代表して示している。
な配置位置に配置した場合の流動解析結果より得られる
可動ノズル翼１９およびサポートピン２４’周りの流線
を、図７は同様に静圧力分布を、図８は同様に絶対流速
分布を各々示している。なお、図６〜図８においては、
定格開度位置状態を代表して示している。
【００３２】サポートピン２４’の場合でも、最小開度
位置〜定格開度位置において、殆ど空力影響が出ること
がなく、可動ノズル翼１９が最小開度位置〜定格開度位
置にあるときに、空力的に殆ど影響せず、小流量側の高
効率化が図られる。
位置〜定格開度位置において、殆ど空力影響が出ること
がなく、可動ノズル翼１９が最小開度位置〜定格開度位
置にあるときに、空力的に殆ど影響せず、小流量側の高
効率化が図られる。
【００３３】図９はこの発明による可変容量タービンの
他の実施の形態の要部を示している。なお、図９におい
て、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の
符号を付けて、その説明を省略する。
他の実施の形態の要部を示している。なお、図９におい
て、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の
符号を付けて、その説明を省略する。
【００３４】この実施の形態では、サポートピン１２４
が、可動ノズル翼１９の圧力面１９ｃ側で、最大開度位
置Ａにある可動ノズル翼１９と接触することがなく、可
動ノズル翼１９の回動中心位置（軸体２０の位置）より
可動ノズル翼１９の前縁１９ａ側の位置に配置されてい
る。
が、可動ノズル翼１９の圧力面１９ｃ側で、最大開度位
置Ａにある可動ノズル翼１９と接触することがなく、可
動ノズル翼１９の回動中心位置（軸体２０の位置）より
可動ノズル翼１９の前縁１９ａ側の位置に配置されてい
る。
【００３５】図１０はサポートピン１２４を上述したよ
うな配置位置に配置した場合の流動解析結果より得られ
る可動ノズル翼１９およびサポートピン１２４周りの流
線を、図１１は同様に静圧力分布を、図１２は同様に絶
対流速分布を各々示している。なお、図１０〜図１２に
おいても、（ａ）は最大開度位置状態を、（ｂ）は定格
開度位置状態を、（ｃ）は最小開度位置状態を各々示し
ている。
うな配置位置に配置した場合の流動解析結果より得られ
る可動ノズル翼１９およびサポートピン１２４周りの流
線を、図１１は同様に静圧力分布を、図１２は同様に絶
対流速分布を各々示している。なお、図１０〜図１２に
おいても、（ａ）は最大開度位置状態を、（ｂ）は定格
開度位置状態を、（ｃ）は最小開度位置状態を各々示し
ている。
【００３６】上述の流動解析結果より、従来例では、前
述したように、どのノズル開度でもサポートピンｐが可
動ノズル翼１９に空力的影響を与え、特に、最小開度位
置では、サポートピンｐがノズル翼間通路を塞ぎ、大き
い流路抵抗になるが、サポートピン１２４の場合には、
最小開度位置において、殆ど空力影響が出ることがな
く、定格開度〜位置最大開度位置では、やや影響が出る
が、このときノズル翼付近での圧力膨張はあまりなく、
しかもノズルスロート面積が大きくなっているため、問
題にならないと考えられる。これにより、サポートピン
１２４は、特に、可動ノズル翼１９が低開度位置にある
ときに、空力的に殆ど影響せず、小流量側の高効率化が
図られる。
述したように、どのノズル開度でもサポートピンｐが可
動ノズル翼１９に空力的影響を与え、特に、最小開度位
置では、サポートピンｐがノズル翼間通路を塞ぎ、大き
い流路抵抗になるが、サポートピン１２４の場合には、
最小開度位置において、殆ど空力影響が出ることがな
く、定格開度〜位置最大開度位置では、やや影響が出る
が、このときノズル翼付近での圧力膨張はあまりなく、
しかもノズルスロート面積が大きくなっているため、問
題にならないと考えられる。これにより、サポートピン
１２４は、特に、可動ノズル翼１９が低開度位置にある
ときに、空力的に殆ど影響せず、小流量側の高効率化が
図られる。
【００３７】この場合のサポートピン１２４の適正配置
範囲は、可動ノズル翼１９の回動中心と可動ノズル翼前
縁１９ａとの間の略中間位置（符合１２４で示されてい
るサポートピンの位置相当）と可動ノズル翼１９の前縁
位置（符合１２４’で示されているサポートピンの位置
相当）との間程度である。
範囲は、可動ノズル翼１９の回動中心と可動ノズル翼前
縁１９ａとの間の略中間位置（符合１２４で示されてい
るサポートピンの位置相当）と可動ノズル翼１９の前縁
位置（符合１２４’で示されているサポートピンの位置
相当）との間程度である。
【００３８】図１３はサポートピン１２４’を上述した
ような配置位置に配置した場合の流動解析結果より得ら
れる可動ノズル翼１９およびサポートピン１２４’周り
の流線を、図１４は同様に静圧力分布を、図１５は同様
に絶対流速分布を各々示している。なお、図１４〜図１
５においては、定格開度位置状態を代表して示してい
る。
ような配置位置に配置した場合の流動解析結果より得ら
れる可動ノズル翼１９およびサポートピン１２４’周り
の流線を、図１４は同様に静圧力分布を、図１５は同様
に絶対流速分布を各々示している。なお、図１４〜図１
５においては、定格開度位置状態を代表して示してい
る。
【００３９】サポートピン１２４’の場合でも、可動ノ
ズル翼１９が低開度位置にあるときに、空力的に殆ど影
響せず、小流量側の高効率化が図られる。
ズル翼１９が低開度位置にあるときに、空力的に殆ど影
響せず、小流量側の高効率化が図られる。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による可変容量タービンによれば、最大開度位置と最
小開度位置との間に設定される定格開度位置に可動ノズ
ル翼が位置している状態にて、可動ノズル翼前縁より前
方位置にサポートピンが配置されているから、この可動
ノズル翼に対するサポートピンの配置位置によって空力
的影響、特に、定格開度位置〜最小開度位置の状態での
空力的影響が低減し、小流領域における高効率化が図ら
れる。
明による可変容量タービンによれば、最大開度位置と最
小開度位置との間に設定される定格開度位置に可動ノズ
ル翼が位置している状態にて、可動ノズル翼前縁より前
方位置にサポートピンが配置されているから、この可動
ノズル翼に対するサポートピンの配置位置によって空力
的影響、特に、定格開度位置〜最小開度位置の状態での
空力的影響が低減し、小流領域における高効率化が図ら
れる。
【００４１】また、この発明による可変容量タービンに
よれば、可動ノズル翼の圧力面側で、最大開度位置にあ
る可動ノズル翼と接触することがなく、当該可動ノズル
翼の回動中心位置より当該可動ノズル翼の前縁側の位置
にサポートピンが配置されているから、この可動ノズル
翼に対するサポートピンの配置位置によって空力的影
響、特に、低開度位置の状態での空力的影響が低減し、
小流領域における高効率化が図られる。
よれば、可動ノズル翼の圧力面側で、最大開度位置にあ
る可動ノズル翼と接触することがなく、当該可動ノズル
翼の回動中心位置より当該可動ノズル翼の前縁側の位置
にサポートピンが配置されているから、この可動ノズル
翼に対するサポートピンの配置位置によって空力的影
響、特に、低開度位置の状態での空力的影響が低減し、
小流領域における高効率化が図られる。
【図１】この発明による可変容量タービンを自動車用タ
ーボチャージャに適用した場合の全体構成を示す断面図
である。
ーボチャージャに適用した場合の全体構成を示す断面図
である。
【図２】この発明による可変容量タービンの一つの実施
の形態の要部を示す説明図である。
の形態の要部を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はこの発明による可変容量ター
ビンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの流
線を示す図である。
ビンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの流
線を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はこの発明による可変容量ター
ビンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの静
圧力分布を示す図である。
ビンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの静
圧力分布を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はこの発明による可変容量ター
ビンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの絶
対流速分布を示す図である。
ビンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの絶
対流速分布を示す図である。
【図６】この発明による可変容量タービンにおける可動
ノズル翼およびサポートピン周りの流線を示す図であ
る。
ノズル翼およびサポートピン周りの流線を示す図であ
る。
【図７】この発明による可変容量タービンにおける可動
ノズル翼およびサポートピン周りの静圧力分布を示す図
である。
ノズル翼およびサポートピン周りの静圧力分布を示す図
である。
【図８】この発明による可変容量タービンにおける可動
ノズル翼およびサポートピン周りの絶対流速分布を示す
図である。
ノズル翼およびサポートピン周りの絶対流速分布を示す
図である。
【図９】この発明による可変容量タービンの他の実施の
形態の要部を示す説明図である。
形態の要部を示す説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はこの発明による可変容量タ
ービンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの
流線を示す図である。
ービンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの
流線を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）はこの発明による可変容量タ
ービンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの
静圧力分布を示す図である。
ービンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの
静圧力分布を示す図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はこの発明による可変容量タ
ービンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの
絶対流速分布を示す図である。
ービンにおける可動ノズル翼およびサポートピン周りの
絶対流速分布を示す図である。
【図１３】この発明による可変容量タービンにおける可
動ノズル翼およびサポートピン周りの流線を示す図であ
る。
動ノズル翼およびサポートピン周りの流線を示す図であ
る。
【図１４】この発明による可変容量タービンにおける可
動ノズル翼およびサポートピン周りの静圧力分布を示す
図である。
動ノズル翼およびサポートピン周りの静圧力分布を示す
図である。
【図１５】この発明による可変容量タービンにおける可
動ノズル翼およびサポートピン周りの絶対流速分布を示
す図である。
動ノズル翼およびサポートピン周りの絶対流速分布を示
す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は従来の可変容量タービンに
おける可動ノズル翼およびサポートピン周りの流線を示
す図である。
おける可動ノズル翼およびサポートピン周りの流線を示
す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は従来の可変容量タービンに
おける可動ノズル翼およびサポートピン周りの静圧力分
布を示す図である。
おける可動ノズル翼およびサポートピン周りの静圧力分
布を示す図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は従来の可変容量タービンに
おける可動ノズル翼およびサポートピン周りの絶対流速
分布を示す図である。
おける可動ノズル翼およびサポートピン周りの絶対流速
分布を示す図である。
１ 軸受ハウジング ２ タービンハウジング ４ コンプレッサハウジング ６ タービン軸 ７ タービン翼車 １４、１５ 側壁面部 １６ インレット通路部 １７ ノズルマウント部材 １８ ノズルプレート １９ 可動ノズル翼 ２０ 軸体 ２４、２４’、１２４、１２４’ サポートピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G005 EA15 FA05 GA04 GB24 GB86 GD11 JA05 JA28 JA45 3G071 AB06 BA27 DA01 FA03 HA03 JA03
Claims (6)
- 【請求項１】 タービン翼車の外周囲にて相対向する二
つの側壁面部間に複数枚の可動ノズル翼が各々軸体によ
って回動可能に設けられ、前記二つの側壁面間の間隔を
適正値に保つために、当該二つの側壁面間を横切って延
在するクリアランス設定用のサポートピンを有する可変
容量タービンにおいて、 最大開度位置と最小開度位置との間に設定される定格開
度位置に前記可動ノズル翼が位置している状態にて、当
該可動ノズル翼の前縁より前方位置に前記サポートピン
が配置されていることを特徴とする可変容量タービン。 - 【請求項２】 前記サポートピンは前記定格開度位置に
位置している前記可動ノズル翼の翼厚中央部を通る対数
螺線の延長線上あるいはそれの近傍の位置に配置されて
いることを特徴とする請求項１に記載の可変容量タービ
ン。 - 【請求項３】 前記サポートピンの外径をｄとした場
合、前記サポートピンは前記可動ノズル翼の前縁より３
ｄの離間距離範囲内に配置されていることを特徴とする
請求項１または２に記載の可変容量タービン。 - 【請求項４】 前記可動ノズル翼が前記定格開度位置よ
り開度を増大することにより当該可動ノズル翼の負圧面
側に前記サポートピンが位置し、前記可動ノズル翼が前
記定格開度位置より開度を低減することにより当該可動
ノズル翼の圧力面側に前記サポートピンが位置すること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の可変容
量タービン。 - 【請求項５】 タービン翼車の外周囲にて相対向する二
つの側壁面部間に複数枚の可動ノズル翼が各々軸体によ
って回動可能に設けられ、前記二つの側壁面間の間隔を
適正値に保つために、当該二つの側壁面間を横切って延
在するクリアランス設定用のサポートピンを有する可変
容量タービンにおいて、 前記可動ノズル翼の圧力面側で、最大開度位置にある可
動ノズル翼と接触することがなく、当該可動ノズル翼の
回動中心位置より当該可動ノズル翼の前縁側の位置に前
記サポートピンが配置されていることを特徴とする可変
容量タービン。 - 【請求項６】 前記可動ノズル翼の回動中心と当該可動
ノズル翼の前縁との間の略中間位置と当該可動ノズル翼
の前縁位置との間に前記サポートピンが配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の可変容量タービン。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP2000321464A JP2002129970A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 可変容量タービン |
| CNB018031994A CN1317485C (zh) | 2000-10-20 | 2001-10-16 | 可变容量透平 |
| BR0107347-8A BR0107347A (pt) | 2000-10-20 | 2001-10-16 | Turbina de deslocamento variável |
| EP16160028.3A EP3056691A1 (en) | 2000-10-20 | 2001-10-16 | Variable displacement radial turbine |
| PCT/JP2001/009066 WO2002035063A1 (fr) | 2000-10-20 | 2001-10-16 | Turbine a cylindree variable |
| EP01974873A EP1327749A4 (en) | 2000-10-20 | 2001-10-16 | VARIABLE CYLINDER TURBINE |
| KR1020027007827A KR20020062976A (ko) | 2000-10-20 | 2001-10-16 | 가변 용량 터빈 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321464A JP2002129970A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 可変容量タービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002129970A true JP2002129970A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18799584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (2) | EP1327749A4 (ja) |
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| KR (1) | KR20020062976A (ja) |
| CN (1) | CN1317485C (ja) |
| BR (1) | BR0107347A (ja) |
| WO (1) | WO2002035063A1 (ja) |
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| JP2012021475A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Ihi Corp | 可変容量タービン |
| JP2013253520A (ja) * | 2012-06-06 | 2013-12-19 | Ihi Corp | 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機 |
| WO2019167181A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | 半径流入式タービン及びターボチャージャー |
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| DE102009007390B4 (de) | 2009-02-05 | 2021-03-25 | BMTS Technology GmbH & Co. KG | Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie |
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| JP2787946B2 (ja) | 1988-09-09 | 1998-08-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 高温強度および高温耐食性にすぐれたＮｉ基単結晶超合金 |
| JPH0724589Y2 (ja) | 1989-06-20 | 1995-06-05 | 石川島播磨重工業株式会社 | 内燃機関用排気タービン過給機 |
| JPH0725249A (ja) | 1993-07-09 | 1995-01-27 | Mazda Motor Corp | ラジエータシュラウド取付構造 |
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| JP2001289050A (ja) * | 1999-05-20 | 2001-10-19 | Hitachi Ltd | 可変容量ターボ過給機 |
-
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- 2000-10-20 JP JP2000321464A patent/JP2002129970A/ja active Pending
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