JP2003314290A - Variable capacity turbocharger - Google Patents

Variable capacity turbocharger

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JP2003314290A
JP2003314290A JP2002121009A JP2002121009A JP2003314290A JP 2003314290 A JP2003314290 A JP 2003314290A JP 2002121009 A JP2002121009 A JP 2002121009A JP 2002121009 A JP2002121009 A JP 2002121009A JP 2003314290 A JP2003314290 A JP 2003314290A
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Japan
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scroll portion
turbine
turbine housing
housing
exhaust
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Application number
JP2002121009A
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Japanese (ja)
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Masato Ishii
正人 石井
Kazunari Adachi
一成 安達
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable capacity turbocharger for an internal combustion engine, in which variation in performance characteristics is reduced, and reliability of vanes (partition walls) is improved. <P>SOLUTION: The partition wall 23 comprises a plurality of vanes 29a, which are formed as members separated from a cast turbine-housing 21. The vanes 29a are integrally formed with the turbine housing 21 at the time of cast-molding of the housing 21. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を過給す
る可変容量ターボチャージャに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable capacity turbocharger for supercharging an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の可変容量ターボチャージャとして
は、例えば、特開平10−8977号公報に開示される
ものがある。この可変容量ターボチャージャは、低速域
での性能確保及び中・高速域での性能を確保するため、
タービンハウジングに内・外周スクロール部を設けると
共に内・外周スクロール部を隔てるベーン(区画壁)を
設けている。ところで、この可変容量ターボチャージャ
においては、ベーン(区画壁)は、タービンハウジング
と一体化し鋳造にて形成されている。しかしながら、ベ
ーン形状を鋳造で形成するので、中・高速域での性能を
確保するために、内・外周スクロール部内の排気ガス流
れをスムーズに合流させる場合、排気ガス流れのガイド
機能に限界がある。また、性能特性のバラツキが大きく
なる。ディーゼルエンジンの高出力化及びガソリンエン
ジンの直噴化により排気ガスの温度が高温化しているた
め、ベーンの温度上昇に伴う熱膨張による応力集中が原
因となり亀裂が発生し信頼性が低下することが懸念され
る。また、ハウジング型が複雑構造の為、湯流れが悪く
なり、不良品が多くなりコスト増加の要因となる。
2. Description of the Related Art A conventional variable capacity turbocharger is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-8977. This variable capacity turbocharger is designed to ensure performance in the low speed range and performance in the medium and high speed ranges.
The turbine housing is provided with inner / outer scroll portions and vanes (compartment walls) separating the inner / outer scroll portions. By the way, in this variable displacement turbocharger, the vanes (compartment walls) are integrally formed with the turbine housing by casting. However, since the vane shape is formed by casting, in order to ensure the performance in the medium and high speed ranges, when the exhaust gas flows in the inner and outer scrolls are smoothly joined, there is a limit to the guide function of the exhaust gas flow. . Further, the variation in performance characteristics becomes large. Since the temperature of the exhaust gas is increasing due to the higher output of the diesel engine and the direct injection of the gasoline engine, the stress concentration due to the thermal expansion due to the temperature rise of the vanes may cause cracks and reduce the reliability. I'm worried. In addition, since the housing type has a complicated structure, the flow of molten metal deteriorates, the number of defective products increases, and the cost increases.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、内燃
機関の可変容量ターボチャージャにおいて、可変容量タ
ーボチャージャの性能特性のバラツキの低減をはかると
共に、ベーン(区画壁)の信頼性向上をはかることを、
その技術的課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention aims to reduce the variation in the performance characteristics of the variable capacity turbocharger in the variable capacity turbocharger of the internal combustion engine and to improve the reliability of the vanes (compartment walls). To
This is a technical issue.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第1の技術的手段は、シャフトと、該シャフトの一端
に固定されるタービンロータと、該タービンロータを収
容すると共に、排気入口、排気出口及び、前記排気入口
と前記排気出口とを前記タービンロータを介して連通
し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有するタ
ービンハウジングと、前記シャフトの他端に固定され、
コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッサロ
ータと、前記タービンハウジングに設けられ、前記スク
ロール部を径方向に内周スクロール部と外周スクロール
部とに分割すると共に前記外周スクロール部を流れる排
気を前記内周スクロール部へ流入して前記内周スクロー
ル部を流れる排気の流速を規制する複数の連通孔を有す
る区画壁と、前記外周スクロール部の前記排気入口側に
配設されて該排気入口側に設けた流入開口部を開閉して
前記両スクロール部への排気流量を制御する制御弁とを
備えた可変容量ターボチャージャにおいて、前記区画壁
は、鋳造成形される前記タービンハウジングとは別部材
として形成される複数のベーンから成り、該複数のベー
ンは前記タービンハウジングの鋳造成形時に前記タービ
ンハウジングに一体成形されることである。
A first technical means for solving the above-mentioned problems is to provide a shaft, a turbine rotor fixed to one end of the shaft, a turbine rotor, and an exhaust inlet. An exhaust outlet, the turbine inlet having the exhaust inlet and the exhaust outlet communicated with each other via the turbine rotor, and a turbine housing having a scroll portion whose cross-sectional area is gradually reduced, and fixed to the other end of the shaft,
A compressor rotor housed in a compressor housing and the turbine housing are provided to divide the scroll portion in a radial direction into an inner peripheral scroll portion and an outer peripheral scroll portion, and exhaust gas flowing through the outer peripheral scroll portion to the inner peripheral scroll. Partition wall having a plurality of communication holes that regulate the flow velocity of exhaust gas flowing into the inner peripheral scroll portion and flowing through the inner peripheral scroll portion, and an inflow provided on the exhaust inlet side of the outer peripheral scroll portion. In a variable capacity turbocharger having a control valve that opens and closes an opening to control the flow rate of exhaust gas to the scroll parts, the partition walls are formed as a plurality of members separate from the turbine housing that is cast. Of vanes, the plurality of vanes being formed in the turbine housing during casting of the turbine housing. It is to be molded.

【0005】上記の手段によれば、ベーンは従来タービ
ンハウジングと一体で鋳造成形されていたが、別体で形
成することができ、金属射出成形、ロストワックス成
形、機械加工等の高精度の成形が採用できる。このた
め、ベーンの熱膨張に対する信頼性の向上及び性能のバ
ラツキの低減と性能向上をはかることができる。また、
ハウジング型が簡素化でき、湯流れが良くなり、不良品
が低減できると共に、鋳造精度の向上をはかることがで
き、コストを低減することができる。
According to the above-mentioned means, the vane was conventionally cast integrally with the turbine housing, but it can be formed as a separate body, and high precision molding such as metal injection molding, lost wax molding and machining is performed. Can be adopted. Therefore, it is possible to improve the reliability of the vane with respect to thermal expansion, reduce the variation in performance, and improve the performance. Also,
The housing mold can be simplified, the flow of molten metal can be improved, defective products can be reduced, casting precision can be improved, and cost can be reduced.

【0006】上記課題を解決するための第2の技術的手
段は、前記ベーンは、前記シャフトの軸方向両端部が前
記タービンハウジングに鋳込まれることである。
A second technical means for solving the above-mentioned problem is that the vane has both axial end portions of the shaft cast into the turbine housing.

【0007】上記の手段によれば、ベーン両端部がター
ビンハウジングに鋳込まれることにより、ベーンは両端
部により支持され強度が確保されると共に、ベーン端部
とタービンハウジングの間の隙間による洩れを防止で
き、性能を確保することができる。
According to the above-mentioned means, both ends of the vane are cast into the turbine housing, so that the vane is supported by the both ends and the strength is secured, and at the same time, leakage due to the gap between the vane end and the turbine housing is prevented. It can be prevented and performance can be secured.

【0008】上記課題を解決するための第3の技術的手
段は、前記ベーンは、前記タービンハウジングと異なる
異種材料からなることである。
A third technical means for solving the above-mentioned problems is that the vane is made of a different material different from that of the turbine housing.

【0009】上記の手段によれば、ベーンに異種材料た
とえば耐高温ベーン材を選択することで、熱膨張による
応力集中を防止でき、品質、信頼性の向上をはかること
ができる。
According to the above means, by selecting a different kind of material for the vane, for example, a high temperature resistant vane material, stress concentration due to thermal expansion can be prevented and quality and reliability can be improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第1実施形態に
ついて図1乃至図6を用いて説明する。図1及び図2は
本発明の一例に係る可変容量ターボチャージャ1を示す
もので、可変容量ターボチャージャ1は、軸受部10を
介して互いに連結されたタービン部20とコンプレッサ
部30にて構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 show a variable capacity turbocharger 1 according to an example of the present invention. The variable capacity turbocharger 1 is composed of a turbine section 20 and a compressor section 30 which are connected to each other via a bearing section 10. ing.

【0011】軸受部10は、ベアリングハウジング11
と、ベアリングハウジング11内にて軸受12を介して
回転可能に支持されたシャフト13を備えていて、シャ
フト13は左右の各端部をベアリングハウジング11か
ら突出させている。シャフト13の一端側はタービン部
20を構成するタービンハウジング21内に臨み、か
つ、シャフト13の他端側はコンプレッサ部30を構成
するコンプッレッサハウジング31内に臨んでいる。シ
ャフト13の一端側には、タービン部20を構成するタ
ービンロータ22が一体回転可能に接合され、かつ、シ
ャフト13の他端側には、コンプレッサ30を構成する
コンプレッサロータ32が一体回転可能に組付けられて
いる。
The bearing portion 10 includes a bearing housing 11
And a shaft 13 rotatably supported in the bearing housing 11 via a bearing 12, and the shaft 13 has left and right end portions protruding from the bearing housing 11. One end of the shaft 13 faces the inside of the turbine housing 21 that constitutes the turbine unit 20, and the other end of the shaft 13 faces the inside of the compressor housing 31 that constitutes the compressor unit 30. A turbine rotor 22 forming a turbine unit 20 is integrally rotatably joined to one end of the shaft 13, and a compressor rotor 32 forming a compressor 30 is integrally rotatably assembled to the other end of the shaft 13. It is attached.

【0012】タービン部20は、タービンハウジング2
1と、タービンハウジング21内に位置するタービンロ
ータ22を備えているもので、タービンハウジング21
は軸受部10を構成するベアリングハウジング11の一
側に取付けられている。タービンロータ22は、ベアリ
ングハウジング11の一側を貫通して臨むシャフト13
の一端側に一体回転可能に接合されていて、タービンハ
ウジング21内に形成されている排気通路(通路)に位
置している。
The turbine section 20 is a turbine housing 2.
1 and a turbine rotor 22 located inside the turbine housing 21.
Is attached to one side of a bearing housing 11 that constitutes the bearing portion 10. The turbine rotor 22 passes through one side of the bearing housing 11 and faces the shaft 13.
Is integrally rotatably joined to one end of the turbine housing 21 and is located in an exhaust passage (passage) formed in the turbine housing 21.

【0013】タービンハウジング21は、排気導入口
(排気入口)21aと排気排出口(排気出口)21bを
備え、排気導入口21aと排気排出口21bとの間が排
気通路に形成されており、同排気通路におけるタービン
ロータ22の配設位置より上流側に、導入壁27と区画
壁23が設けられている。導入壁27と区画壁23は、
排気通路におけるタービンロータ22の配設位置より上
流側の部位を、内周スクロール部24と外周スクロール
部25に区画している。区画壁23は、複数のベーン2
9aと連通孔29cからなり、図3及び図4に示すよう
に、ベーン29aは、1個づつベーン29aのシャフト
13の軸方向両端部がタービンハウジング21に鋳込ま
れて固定されている。これにより、ベーン29aは両端
部により支持され強度が確保されると共に、ベーン29
a端部とタービンハウジング21の間の隙間による洩れ
を防止でき、内周スクロール部24と外周スクロール部
25との気密性を確保し,性能を確保することができ
る。なお、ベーン29aは別体とすることで、金属射出
成形、ロストワックス成形、機械加工成形等により高精
度で成形することができる。また、これらの成形方法に
より、図5に示す従来の鋳造成形のベーンに比し、図6
に示す本発明の実施形態のようにベーン29aの表面粗
さが滑らかにできることや、鋳型のズレによる寸法のバ
ラツキを低減できることや、最小Rを小さくできること
や鋳巣を無くすことができ、信頼性の向上や性能の向上
をはかることができる。また、ベーン29aは、タービ
ンハウジング21と異なる異種材料たとえば耐高温ベー
ン材を選択することができる。これにより、熱膨張によ
る応力集中が防止でき、品質、信頼性向上をはかること
ができる。連通孔29cは、その上流側が緩やかな傾斜
状に、かつ、その下流側がきつい傾斜状に形成されてい
て、タービンロータ22の軸心に向かって所定の傾斜角
度で指向している。
The turbine housing 21 has an exhaust gas inlet (exhaust gas inlet) 21a and an exhaust gas exhaust port (exhaust gas outlet) 21b, and an exhaust passage is formed between the exhaust gas exhaust port 21a and the exhaust gas exhaust port 21b. An introduction wall 27 and a partition wall 23 are provided upstream of the position where the turbine rotor 22 is disposed in the exhaust passage. The introduction wall 27 and the partition wall 23 are
A portion of the exhaust passage on the upstream side of the arrangement position of the turbine rotor 22 is divided into an inner scroll portion 24 and an outer scroll portion 25. The partition wall 23 has a plurality of vanes 2
9a and a communication hole 29c, as shown in FIGS. 3 and 4, each of the vanes 29a is fixed to the turbine housing 21 by casting both axial end portions of the shaft 13 of the vane 29a. As a result, the vane 29a is supported by both ends to secure the strength, and the vane 29a
Leakage due to the gap between the end a and the turbine housing 21 can be prevented, the airtightness between the inner peripheral scroll portion 24 and the outer peripheral scroll portion 25 can be secured, and the performance can be secured. By forming the vane 29a as a separate body, it can be molded with high precision by metal injection molding, lost wax molding, machining processing, or the like. In addition, compared with the conventional cast molding vane shown in FIG.
The surface roughness of the vane 29a can be made smooth as in the embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the variation in the dimension due to the deviation of the mold can be reduced, the minimum R can be made small, and the porosity can be eliminated. Can be improved and the performance can be improved. Further, as the vane 29a, a different material different from the turbine housing 21 such as a high temperature resistant vane material can be selected. Thereby, stress concentration due to thermal expansion can be prevented, and quality and reliability can be improved. The communication hole 29c is formed such that the upstream side thereof has a gentle inclination shape and the downstream side thereof has a tight inclination shape, and is oriented at a predetermined inclination angle toward the axial center of the turbine rotor 22.

【0014】タービン部20においては、タービンハウ
ジング21の排気導入口21a側に制御弁26が配設さ
れている。制御弁26は、外周スクロール部25の流入
開口部25a(弁開口)の開口度合いを制御するもの
で、その先端部が導入壁27の先端部の弁座部に着座し
ている。制御弁26は、この状態で外周スクロール部2
5の流入開口部25aを閉鎖していて、図示しない操作
手段にて、エンジンの回転速度に応じて開閉動作を制御
される。
In the turbine section 20, a control valve 26 is arranged on the exhaust gas inlet 21a side of the turbine housing 21. The control valve 26 controls the degree of opening of the inflow opening 25 a (valve opening) of the outer peripheral scroll portion 25, and its tip end is seated on the valve seat portion at the tip end of the introduction wall 27. The control valve 26 is in this state the outer peripheral scroll portion 2
The inflow opening 25a of No. 5 is closed, and the opening / closing operation is controlled by operating means (not shown) according to the rotation speed of the engine.

【0015】コンプレッサ部30は、コンプッレッサハ
ウジング31と、コンプッレッサハウジング31内に位
置するコンプレッサロータ32を備えているもので、コ
ンプッレッサハウジング31は軸受部10を構成するベ
アリングハウジング11の他側に取付けられている。コ
ンプレッサロータ32は、ベアリングハウジング11の
他側を貫通して臨むシャフト13の他端側に一体回転可
能に組付けられていて、コンプッレッサハウジング31
内に形成されている吸気通路に位置している。
The compressor section 30 is provided with a compressor housing 31 and a compressor rotor 32 located inside the compressor housing 31, and the compressor housing 31 corresponds to the bearing housing 11 constituting the bearing section 10. It is installed on the other side. The compressor rotor 32 is integrally rotatably assembled to the other end side of the shaft 13 which penetrates the other side of the bearing housing 11 and faces the compressor housing 31.
It is located in the intake passage formed inside.

【0016】コンプッレッサハウジング31は、コンプ
ッレッサ導入口31aとコンプッレッサ排出口31bを
備える。コンプッレッサ導入口31aとコンプッレッサ
排出口31bとの間にはコンプッレッサハウジング31
の外周に沿って円環状のスクロール部33が形成され、
このスクロール部33がコンプレッサ通路を形成する。
スクロール部33はコンプレッサ排出口31bに隣接す
る位置からコンプレッサ導入口31a側に向けて漸次先
細り形状に形成されている。
The compressor housing 31 has a compressor inlet 31a and a compressor outlet 31b. The compressor housing 31 is provided between the compressor inlet 31a and the compressor outlet 31b.
An annular scroll portion 33 is formed along the outer periphery of
The scroll portion 33 forms a compressor passage.
The scroll portion 33 is formed in a tapered shape from a position adjacent to the compressor discharge port 31b toward the compressor introduction port 31a side.

【0017】次に、上記した可変容量ターボチャージャ
1の作用を説明する。
Next, the operation of the variable capacity turbocharger 1 described above will be described.

【0018】可変容量ターボチャージャ1においては、
エンジンからの排気を、タービン部20を構成するター
ビンハウジング21の排気導入口21aを通して排気通
路に導入することにより作動し、コンプレッサ部30に
おいては設定された過給圧を発生させ、この過給圧を図
示しないエンジンの吸気口に供給する。
In the variable capacity turbocharger 1,
It operates by introducing the exhaust gas from the engine into the exhaust passage through the exhaust introduction port 21a of the turbine housing 21 that constitutes the turbine unit 20, and the compressor unit 30 generates a set supercharging pressure. Is supplied to the intake port of the engine (not shown).

【0019】可変容量ターボチャージャ1において、排
気量が少ないエンジンの低速域では、外周スクロール部
25の流入開口部25aが制御弁26により閉鎖されて
いて、タービンハウジング21の排気導入口21aを通
して導入された排気は内周スクロール部24に流入す
る。内周スクロール部24を流れる排気はタービンロー
タ22の接線方向からタービンロータ22に当たり、タ
ービンロータ22を効率よく回転させる。その後、排気
は、排気排出口21bを経て図示しない排気管へ排出さ
れる。この間、タービンロータ22の回転によりシャフ
ト13が回転して、コンプレッサロータ32を回転させ
る。この結果、大気がコンプレッサハウジング31のコ
ンプレッサ導入口31aから図示しないエンジンの吸気
通路に導入され、コンプレッサロータ32により圧縮さ
れて、可変容量ターボチャージャ1の回転数に応じた過
給圧となって、コンプレッサ排出口31bを経て高い密
度の吸気としてエンジンの吸気口へ導入される。
In the variable displacement turbocharger 1, the inflow opening 25a of the outer peripheral scroll portion 25 is closed by the control valve 26 in the low speed region of the engine with a small displacement, and is introduced through the exhaust gas introduction port 21a of the turbine housing 21. The exhaust gas flows into the inner peripheral scroll portion 24. The exhaust gas flowing through the inner peripheral scroll portion 24 strikes the turbine rotor 22 from the tangential direction of the turbine rotor 22, and rotates the turbine rotor 22 efficiently. Then, the exhaust gas is discharged to an exhaust pipe (not shown) through the exhaust gas discharge port 21b. During this period, the shaft 13 is rotated by the rotation of the turbine rotor 22, and the compressor rotor 32 is rotated. As a result, the atmosphere is introduced into the intake passage of the engine (not shown) from the compressor introduction port 31a of the compressor housing 31, is compressed by the compressor rotor 32, and becomes the supercharging pressure according to the rotation speed of the variable capacity turbocharger 1, The high-density intake air is introduced into the intake port of the engine through the compressor discharge port 31b.

【0020】これにより、可変容量ターボチャージャ1
は内周スクロール部24の容積を有する容積の小さなタ
ーボチャージャとして機能し、少ない排気でも効率よく
タービンロータ22を回転させることができる。
As a result, the variable capacity turbocharger 1
Functions as a turbocharger having a small volume having the volume of the inner scroll portion 24, and can efficiently rotate the turbine rotor 22 even with a small amount of exhaust gas.

【0021】一方、排気量が多いエンジンの中速域また
は高速域では、制御弁26の作動により外周スクロール
部25の流入開口部25aがエンジンの回転速度に応じ
て開放されて、タービンハウジング21の排気導入口2
1aを通して導入された排気は内周スクロール部24と
外周スクロール部25の両者に流入し、内周スクロール
部24に流入した排気は上記したと同様にタービンロー
タ22を回転させて排気排出口21bを経て排気管へ排
出される。
On the other hand, in the medium speed range or high speed range of the engine where the displacement is large, the inflow opening 25a of the outer peripheral scroll portion 25 is opened by the operation of the control valve 26 in accordance with the rotation speed of the engine, and the turbine housing 21 is closed. Exhaust gas inlet 2
The exhaust gas introduced through 1a flows into both the inner peripheral scroll portion 24 and the outer peripheral scroll portion 25, and the exhaust gas that flows into the inner peripheral scroll portion 24 rotates the turbine rotor 22 in the same manner as described above to set the exhaust gas exhaust port 21b. After that, it is discharged to the exhaust pipe.

【0022】この間、外周スクロール部25に流入した
排気は、区画壁23の各連通孔29cを通して内周スク
ロール部24に流入する。この場合、排気の内周スクロ
ール部24への流入方向は、各連通孔29cの指向方向
に沿った方向、すなわちタービンロータ22の軸心へ向
かう方向となる。内周スクロール部24内を流れる排気
の流れは、上記したようにタービンロータ22の接線方
向からタービンロータ22に当たっているが、外周スク
ロール部25からの内周スクロール部24に流入する排
気の流れにより、内周スクロール部を流れる排気の流速
を規制し、タービンロータ22の回転中心に向かう流れ
に変える。さらに、タービンロータ22に当たる排気の
流れの速度も低下する。これにより、コンプレッサロー
タ32の必要以上の回転を防止するように、タービンロ
ータ22の回転は制御されて、エンジンの中速域または
高速域の排気量が多い領域においても設定された過給圧
に制御され、効率良くタービンロータ22を回転させる
ことができる。
During this time, the exhaust gas that has flowed into the outer peripheral scroll portion 25 flows into the inner peripheral scroll portion 24 through each communication hole 29c of the partition wall 23. In this case, the inflow direction of the exhaust gas to the inner peripheral scroll portion 24 is the direction along the directing direction of each communication hole 29c, that is, the direction toward the axial center of the turbine rotor 22. The flow of exhaust gas flowing in the inner peripheral scroll portion 24 hits the turbine rotor 22 from the tangential direction of the turbine rotor 22 as described above, but due to the flow of exhaust gas flowing from the outer peripheral scroll portion 25 into the inner peripheral scroll portion 24, The flow velocity of the exhaust gas flowing through the inner peripheral scroll portion is regulated and changed to a flow toward the rotation center of the turbine rotor 22. Further, the velocity of the exhaust flow that hits the turbine rotor 22 also decreases. As a result, the rotation of the turbine rotor 22 is controlled so as to prevent the compressor rotor 32 from rotating more than necessary, and the boost pressure is set to the set supercharging pressure even in a region where the engine displacement is large in the medium speed region or the high speed region. The turbine rotor 22 can be controlled and efficiently rotated.

【0023】ところで、可変容量ターボチャージャ1に
おいては、内周スクロール部24の容量及びスクロール
断面積を小さく設定し、外周スクロール部25の容量及
びスクロール断面積を大きく設定し、エンジンの運転状
況に応じて、内周スクロール部と外周スクロール部への
排気の流入量を制御することにより可変レンジを有し、
効率のよい可変容量ターボチャージャを構成している
が、特に、内周スクロール部24をスクロール始点位置
(A)からスクロール所定位置(B)までの間は内周ス
クロール部24のスクロール断面を相似的に漸次縮小さ
せ、かつ、スクロール所定位置(B)からスクロール終
端位置(C)までの間は内周スクロール部24のタービ
ンロータ22への流入口24aの軸方向長さを保持しつ
つ径方向に漸次縮小させる構成としている。
By the way, in the variable capacity turbocharger 1, the capacity of the inner peripheral scroll portion 24 and the scroll cross-sectional area are set small, and the capacity of the outer peripheral scroll portion 25 and the scroll cross-sectional area are set large, depending on the operating condition of the engine. And has a variable range by controlling the amount of exhaust gas flowing into the inner scroll portion and the outer scroll portion,
Although an efficient variable capacity turbocharger is configured, the scroll cross section of the inner scroll section 24 is similar from the scroll start point position (A) to the predetermined scroll position (B) of the inner scroll section 24. Between the predetermined scroll position (B) and the scroll end position (C), while maintaining the axial length of the inflow port 24a of the inner peripheral scroll portion 24 to the turbine rotor 22 in the radial direction. It is configured to be gradually reduced.

【0024】このような内周スクロール部24のスクロ
ール断面の形状により、内周スクロール部24のタービ
ンロータ22への流出口24aの軸方向長さよりも内周
スクロールの断面の軸方向長さが小さくなることがスク
ロール所定位置(B)からスクロール終端位置(C)ま
での間においても防止できるので、内周スクロール部2
4を流れる排気がタービンロータ22への流出すること
を妨げることなく、円滑に流出させることができる。こ
れにより、内周スクロール部24における抵抗を低減さ
せて可変容量ターボチャージャ1の効率を向上させるこ
とができる。また、可変容量ターボチャージャ1におい
ては、スクロール所定位置(B)からスクロール終端位
置(C)までの間において、連通孔29cの軸方向長さ
を内周スクロール部24のタービンロータ22への流出
口24a軸方向長さと一致させているため、外周スクロ
ール部25から内周スクロール部24への排気の流入を
妨げることなく円滑に流入させることができる。
Due to the shape of the scroll cross section of the inner peripheral scroll portion 24, the axial length of the cross section of the inner peripheral scroll portion is smaller than the axial length of the outlet 24a of the inner peripheral scroll portion 24 to the turbine rotor 22. This can be prevented from occurring even between the scroll predetermined position (B) and the scroll end position (C).
The exhaust gas flowing through No. 4 can smoothly flow without hindering the flow of the exhaust gas into the turbine rotor 22. Accordingly, the resistance of the inner scroll portion 24 can be reduced and the efficiency of the variable capacity turbocharger 1 can be improved. Further, in the variable capacity turbocharger 1, the axial length of the communication hole 29c is set to the outlet of the inner peripheral scroll portion 24 to the turbine rotor 22 between the predetermined scroll position (B) and the scroll end position (C). Since the length coincides with the axial length of 24a, the exhaust gas can smoothly flow from the outer peripheral scroll portion 25 to the inner peripheral scroll portion 24 without hindering it.

【0025】図7及び図8は、本発明の第2実施形態を
示す。この第2実施形態では、複数のベーン29aのそ
れぞれの一端部が台座部29bに一体形成され区画部材
29を形成する。区画部材29の台座部29b及びベー
ン29aの他端部がタービンハウジング21に鋳込まれ
て固定され、複数のベーン29aと連通孔29cからな
る区画壁23を形成する。これにより、ベーン29aの
タービンハウジング21への鋳造成形時、図示しないハ
ウジング型へ区画部材29をセットすることにより、複
数のベーン29aを一度でセットすることができ、ベー
ン29aの取り扱いを容易とすることができ、生産性を
向上することができる。この第2実施形態においても、
区画部材29を別体とすることで、金属射出成形、ロス
トワックス成形、機械加工成形等により高精度で成形す
ることができる。また、これらの成形方法により、従来
の鋳造成形のベーンに比し、表面粗さが滑らかにできる
ことや、鋳型のズレによる寸法のバラツキを低減できる
ことや、最小Rを小さくできることや鋳巣を無くすこと
ができ、信頼性の向上や性能の向上をはかることができ
る。また、区画部材29は、タービンハウジング21と
異なる異種材料たとえば耐高温ベーン材を選択すること
ができる。これにより、熱膨張による応力集中が防止で
き、品質、信頼性向上をはかることができる。なお、第
2実施形態は、区画部材29が異なるだけで、その他の
構成は第1実施形態と同じである。
7 and 8 show a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, one end of each of the plurality of vanes 29a is integrally formed with the pedestal 29b to form the partition member 29. The pedestal portion 29b of the partition member 29 and the other end of the vane 29a are cast and fixed to the turbine housing 21 to form a partition wall 23 including a plurality of vanes 29a and communication holes 29c. Accordingly, when the vane 29a is cast and formed on the turbine housing 21, a plurality of vanes 29a can be set at one time by setting the partition member 29 in a housing mold (not shown), and the vane 29a can be easily handled. It is possible to improve productivity. Also in this second embodiment,
By forming the partition member 29 as a separate body, it is possible to perform molding with high precision by metal injection molding, lost wax molding, machining molding, or the like. Further, by these molding methods, surface roughness can be made smoother than that of conventional cast molding vanes, dimensional variation due to mold misalignment can be reduced, minimum R can be made small, and voids can be eliminated. Therefore, it is possible to improve reliability and performance. Further, for the partition member 29, a different material different from that of the turbine housing 21 such as a high temperature resistant vane material can be selected. Thereby, stress concentration due to thermal expansion can be prevented, and quality and reliability can be improved. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the partition member 29 is different.

【0026】図9及び図10は、は、本発明の第3実施
形態を示す。この第3実施形態では、複数のベーン29
aのそれぞれの一端部が台座部29Abに一体形成され
る複数の区画部材29Aを形成する。区画部材29Aの
台座部29Ab及びベーン29aの他端部がタービンハ
ウジング21に鋳込まれて固定され、複数のベーン29
aと連通孔29cからなる区画壁23を形成する。これ
により、複数の区画部材29Aとすることで、区画部材
29Aの歪を小さくすることができ、タービンハウジン
グ21の鋳造成形時、図示しないハウジング型へ区画部
材29Aを容易にセットすることができ、生産性を向上
することができる。この第3実施形態においても、区画
部材29Aを別体とすることで、金属射出成形、ロスト
ワックス成形、機械加工成形等により高精度で成形する
ことができる。また、これらの成形方法により、従来の
鋳造成形のベーンに比し、表面粗さが滑らかにできるこ
とや、鋳型のズレによる寸法のバラツキを低減できるこ
とや、最小Rを小さくできることや鋳巣を無くすことが
でき、信頼性の向上や性能の向上をはかることができ
る。また、区画部材29Aは、タービンハウジング21
と異なる異種材料たとえば耐高温ベーン材を選択するこ
とができる。これにより、熱膨張による応力集中が防止
でき、品質、信頼性向上をはかることができる。なお、
第3実施形態は、区画部材29Aが異なるだけで、その
他の構成は第1実施形態と同じである。
9 and 10 show a third embodiment of the present invention. In this third embodiment, the plurality of vanes 29
Each one end of a forms a plurality of partition members 29A integrally formed with the pedestal portion 29Ab. The pedestal portion 29Ab of the partition member 29A and the other end portion of the vane 29a are cast into the turbine housing 21 and fixed to the pedestal portion 29Ab.
The partition wall 23 is formed by a and the communication hole 29c. Thus, by using a plurality of partition members 29A, it is possible to reduce the distortion of the partition member 29A, it is possible to easily set the partition member 29A in a housing mold (not shown) at the time of casting molding of the turbine housing 21. Productivity can be improved. Also in the third embodiment, by forming the partition member 29A as a separate body, it is possible to perform molding with high precision by metal injection molding, lost wax molding, machining processing, or the like. Further, by these molding methods, surface roughness can be made smoother than that of conventional cast molding vanes, dimensional variation due to mold misalignment can be reduced, minimum R can be made small, and voids can be eliminated. Therefore, it is possible to improve reliability and performance. Further, the partition member 29A includes the turbine housing 21.
Different materials such as high temperature resistant vane materials can be selected. Thereby, stress concentration due to thermal expansion can be prevented, and quality and reliability can be improved. In addition,
The third embodiment is the same as the first embodiment except that the partition member 29A is different.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の如く、上記した請求項1の発明に
て講じた技術的手段によれば、ベーンは従来タービンハ
ウジングと一体で鋳造成形されていたが、別体で形成す
ることができ、金属射出成形、ロストワックス成形、機
械加工等の高精度の成形が採用できる。このため、ベー
ンの熱膨張に対する信頼性の向上及び性能のバラツキの
低減と性能向上をはかることができる。また、ハウジン
グ型が簡素化でき、湯流れが良くなり、不良品が低減で
きると共に、鋳造精度の向上をはかることができ、コス
トを低減することができる。
As described above, according to the technical means taken in the invention of the above-mentioned claim 1, the vane is conventionally cast integrally with the turbine housing, but can be formed separately. High precision molding such as metal injection molding, lost wax molding and machining can be adopted. Therefore, it is possible to improve the reliability of the vane with respect to thermal expansion, reduce the variation in performance, and improve the performance. In addition, the housing mold can be simplified, the flow of molten metal can be improved, defective products can be reduced, casting precision can be improved, and cost can be reduced.

【0028】また、上記した請求項2の発明にて講じた
技術的手段によれば、ベーン両端部がタービンハウジン
グに鋳込まれることにより、ベーンは両端部により支持
され強度が確保されると共に、ベーン端部とタービンハ
ウジングの間の隙間による洩れを防止でき、性能を確保
することができる。
According to the technical means taken in the invention of claim 2, the both ends of the vane are cast into the turbine housing so that the vane is supported by the both ends and the strength is secured. Leakage due to a gap between the vane end and the turbine housing can be prevented, and performance can be secured.

【0029】また、上記した請求項3の発明にて講じた
技術的手段によれば、ベーンに異種材料たとえば耐高温
ベーン材を選択することで、熱膨張による応力集中を防
止でき、品質、信頼性の向上をはかることができる。
According to the technical means taken in the third aspect of the present invention, by selecting a different material for the vane, for example, a high temperature resistant vane material, stress concentration due to thermal expansion can be prevented, and quality and reliability can be prevented. It is possible to improve the sex.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態における可変容量ター
ボチャージャの軸方向断面図を示す。
FIG. 1 shows an axial sectional view of a variable capacity turbocharger according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の図1に示す−ラインよりタービン
部20を見た正面図を示す。
FIG. 2 shows a front view of the turbine section 20 taken along the line − shown in FIG. 1 of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態におけるベーン29aの
要部拡大断面図を示す。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a vane 29a according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態におけるベーン29aの
平面図を示す。
FIG. 4 shows a plan view of a vane 29a according to the first embodiment of the present invention.

【図5】従来技術におけるベーンの拡大平面図を示す。FIG. 5 shows an enlarged plan view of a vane in the prior art.

【図6】本発明の第1実施形態におけるベーン29aの
拡大平面図を示す。
FIG. 6 shows an enlarged plan view of a vane 29a according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施形態における区画部材29
(ベーン29a)の要部拡大断面図を示す。
FIG. 7 is a partition member 29 according to the second embodiment of the present invention.
An enlarged sectional view of a main part of the (vane 29a) is shown.

【図8】本発明の第2実施形態における区画部材29の
平面図を示す。
FIG. 8 shows a plan view of a partition member 29 according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3実施形態における区画部材29A
(ベーン29a)の要部拡大断面図を示す。
FIG. 9 is a partition member 29A according to a third embodiment of the present invention.
An enlarged sectional view of a main part of the (vane 29a) is shown.

【図10】本発明の第3実施形態における区画部材29
Aの平面図を示す。
FIG. 10 is a partition member 29 according to a third embodiment of the present invention.
The top view of A is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・可変容量ターボチャージャ 10・・・軸受部 11・・・ベアリングハウジング 12・・・軸受 13・・・シャフト 20・・・タービン 21・・・タービンハウジング 21a・・・排気導入口(排気入口) 21b・・・排気排出口(排気出口) 22・・・タービンロータ 23・・・区画壁 24・・・内周スクロール部(スクロール部) 24a・・・流出口 25・・・外周スクロール部(スクロール部) 25a・・・流入開口部 26・・・制御弁 29a・・・ベーン 29c・・・連通孔 30・・・コンプレッサ 31・・・コンプレッサハウジング 32・・・コンプレッサロータ 1 ... Variable capacity turbocharger 10 ... Bearing part 11 ... Bearing housing 12 ... Bearing 13 ... Shaft 20 ... turbine 21 ... Turbine housing 21a ... Exhaust gas inlet (exhaust gas inlet) 21b ... Exhaust exhaust port (exhaust outlet) 22 ... Turbine rotor 23 ... Partition wall 24 ... Inner scroll part (scroll part) 24a ... outlet 25 ... Peripheral scroll part (scroll part) 25a ... inflow opening 26 ... Control valve 29a ... Vane 29c ... communication hole 30 ... Compressor 31 ... Compressor housing 32 ... Compressor rotor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シャフトと、 該シャフトの一端に固定されるタービンロータと、 該タービンロータを収容すると共に、排気入口、排気出
口及び、前記排気入口と前記排気出口とを前記タービン
ロータを介して連通し、その断面積が漸次減少するスク
ロール部を有するタービンハウジングと、 前記シャフトの他端に固定され、コンプレッサハウジン
グ内に収容されたコンプレッサロータと、 前記タービンハウジングに設けられ、前記スクロール部
を径方向に内周スクロール部と外周スクロール部とに分
割すると共に前記外周スクロール部を流れる排気を前記
内周スクロール部へ流入して前記内周スクロール部を流
れる排気の流速を規制する複数の連通孔を有する区画壁
と、 前記外周スクロール部の前記排気入口側に配設されて該
排気入口側に設けた流入開口部を開閉して前記両スクロ
ール部への排気流量を制御する制御弁とを備えた可変容
量ターボチャージャにおいて、 前記区画壁は、鋳造成形される前記タービンハウジング
とは別部材として形成される複数のベーンから成り、該
複数のベーンは前記タービンハウジングの鋳造成形時に
前記タービンハウジングに一体成形されることを特徴と
する可変容量ターボチャージャ。
1. A shaft, a turbine rotor fixed to one end of the shaft, a turbine rotor, and an exhaust inlet, an exhaust outlet, and the exhaust inlet and the exhaust outlet via the turbine rotor. A turbine housing that is in communication with a scroll portion that has a cross-sectional area that gradually decreases, a compressor rotor that is fixed to the other end of the shaft and is housed in a compressor housing, and a turbine housing that is provided in the turbine housing. A plurality of communication holes that divides the inner peripheral scroll portion into an inner peripheral scroll portion and the outer peripheral scroll portion, and exhaust gas flowing through the outer peripheral scroll portion flows into the inner peripheral scroll portion to regulate the flow velocity of the exhaust gas flowing through the inner peripheral scroll portion. A partition wall having, and disposed on the exhaust inlet side of the outer peripheral scroll portion and on the exhaust inlet side. In a variable capacity turbocharger having a control valve that opens and closes a column inlet opening to control an exhaust flow rate to both scroll portions, the partition wall is formed as a separate member from the turbine housing that is cast. A variable capacity turbocharger, comprising a plurality of vanes, the plurality of vanes being integrally molded with the turbine housing during casting of the turbine housing.
【請求項2】 前記ベーンは、前記シャフトの軸方向両
端部が前記タービンハウジングに鋳込まれていることを
特徴とする請求項1に記載の可変容量ターボチャージ
ャ。
2. The variable capacity turbocharger according to claim 1, wherein both end portions of the vane in the axial direction of the shaft are cast into the turbine housing.
【請求項3】 前記ベーンは、前記タービンハウジング
と異なる異種材料からなることを特徴とする請求項1又
は2に記載の可変容量ターボチャージャ。
3. The variable capacity turbocharger according to claim 1, wherein the vane is made of a different material different from that of the turbine housing.
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