JP2007309299A - Centrifugal compressor with variable diffuser - Google Patents

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末吉 杉山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal compressor with a variable diffuser capable of surely constituting the variable diffuser of a two-stage blade cascade even when there is not enough installation space for the variable diffuser in the centrifugal compressor. <P>SOLUTION: Respective front blades 10B and respective rear blades 10C are supported on a base plate 9 through a common turning support shaft 10A in such a manner of capable of being turned. When a group of the rotating support shafts 10A are synchronously turned, a group of the front blades 10B and a group of the rear blades 10C are simultaneously varied and operated. A swirling flow of suction gas flowing from a base end outer periphery of a compressor wheel to a scroll flow passage flows along the group of the front blades 10B and the group of the rear blades 10C, and thereby, the velocity of the swirling flow is gradually decelerated in two stages, and a pressure of the suction gas is effectively raised. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、吸入気体を加圧して圧送する遠心圧縮機に関し、詳しくは、可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal compressor that pressurizes and pumps suction gas, and particularly relates to a centrifugal compressor with a variable diffuser including a variable diffuser.

コンプレッサハウジング内で回転するコンプレッサホイールにより吸入した気体をコンプレッサホイールの周囲に形成されたスクロール流路に向けて圧送することで吸入気体を加圧する遠心圧縮機が従来一般に知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a centrifugal compressor that pressurizes sucked gas by pumping gas sucked by a compressor wheel rotating in a compressor housing toward a scroll passage formed around the compressor wheel is generally known.

そして、この種の遠心圧縮機として、吸入空気の加圧力を可変に調整できる可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機(例えば特許文献1参照)が知られている。ここで、可変ディフューザは、環状に配列された一群の可動翼(翼型ベーン)をそれぞれ回動支軸を介して一斉に傾動操作することで各可動翼(翼型ベーン)の翼角を一斉に変更可能とした1段翼列の可変ディフューザである。   As this type of centrifugal compressor, a centrifugal compressor with a variable diffuser (see, for example, Patent Document 1) including a variable diffuser that can variably adjust the pressure of intake air is known. Here, the variable diffuser simultaneously tilts the group of movable blades (blade-type vanes) arranged in a ring via the rotation support shafts to simultaneously adjust the blade angle of each movable blade (wing-type vane). It is a variable diffuser with a single stage cascade that can be changed to

また、この種の遠心圧縮機として、吸入気体の流速を2段階に徐々に減速させて吸入気体の圧力を効率良く上昇できるようにした2段翼列のディフューザを備える遠心圧縮機(例えば特許文献2参照)や、2段翼列の後段の翼列のみ回動可能に支持してその翼角を可変に構成した多段遠心圧縮機(例えば特許文献3参照)が知られている。
特開2005−163691号公報(段落番号13、段落番号15、図1、図2) 特開平6−241197号公報(要約書) 特開2001−200797号公報(段落番号35)
Further, as this type of centrifugal compressor, a centrifugal compressor provided with a two-stage blade row diffuser capable of efficiently increasing the pressure of the suction gas by gradually decelerating the flow velocity of the suction gas in two stages (for example, Patent Documents). 2), and a multistage centrifugal compressor (see, for example, Patent Document 3) in which only the latter blade row of the two-stage blade row is rotatably supported and its blade angle is variable.
JP 2005-163691 A (paragraph number 13, paragraph number 15, FIG. 1, FIG. 2) JP-A-6-241197 (abstract) Japanese Patent Laid-Open No. 2001-200787 (paragraph number 35)

ところで、車両用のターボチャージャのコンプレッサとして構成される遠心圧縮機においては、その作動の立上がり速度を高める方向で開発が進んでおり、これに対応してサージング領域からチョーク領域までの作動範囲の拡大が要望されている。   By the way, the development of centrifugal compressors configured as turbocharger compressors for vehicles has been progressing in the direction of increasing the startup speed of operation, and the operating range from the surging area to the choke area has been expanded accordingly. Is desired.

このような要望に応えるためには、特許文献1に記載された可変ディフューザの構造と特許文献2に記載された2段翼列のディフューザの構造とを組み合わせて2段翼列の可変ディフューザを構成することが考えられる。   In order to meet such a demand, a variable diffuser having a two-stage blade row is configured by combining the structure of the variable diffuser described in Patent Document 1 and the structure of the diffuser having the two-stage blade row described in Patent Document 2. It is possible to do.

しかしながら、このような2段翼列の可変ディフューザにおいては、1段目の翼列の翼角を一斉に変更操作するための一群の回動支軸および一群の回動支軸を同期して回動させる1系統のリンク機構の他に、2段目の翼列に対応した他の一群の回動支軸および他の1系統のリンク機構が必要となる。   However, in such a variable diffuser having a two-stage blade row, a group of rotating support shafts and a group of rotating support shafts for simultaneously changing the blade angles of the first-stage blade row are rotated synchronously. In addition to the one-system link mechanism to be moved, another group of rotation support shafts corresponding to the second stage blade row and another one-system link mechanism are required.

そのため、2段翼列の可変ディフューザは、構造が極めて複雑化すると共に大型化し、製造コストが高くなるばかりでなく、遠心圧縮機内の可変ディフューザの設置スペースに余裕がない場合には適用が困難となる。   Therefore, the variable diffuser of the two-stage blade row is not only complicated in structure but also large in size, increasing the manufacturing cost, and is difficult to apply when there is not enough room for the variable diffuser in the centrifugal compressor. Become.

そこで、本発明は、遠心圧縮機内の可変ディフューザの設置スペースに余裕がない場合にも、2段翼列の可変ディフューザを確実に構成することができる可変ディフューザ付き遠心圧縮機を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides a centrifugal compressor with a variable diffuser capable of reliably configuring a variable diffuser of a two-stage blade row even when there is not enough space for installing the variable diffuser in the centrifugal compressor. And

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機は、コンプレッサハウジング内のコンプレッサホイールの基端部外周とその周囲のスクロール流路との間に、遠心圧縮機のディフューザ部に設けたベーンの流入空気に対する迎え角を吸入空気量に応じて可変とした可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機であって、可変ディフューザは、コンプレッサハウジングのシュラウド壁面との間に環状の気体流路を形成するベースプレートと、このベースプレート上に環状に配列される一群の可動翼と、各可動翼をベースプレート上に回動可能に支持して各可動翼の翼角を一斉に変更操作可能な一群の回動支軸とを備え、各可動翼は、その翼長方向に所定の隙間を開けて分割された前段翼と後段翼との組合わせ構造とされており、この前段翼と後段翼とが共通の回動支軸を介してベースプレート上に回動可能に支持されていることを特徴とする。   The centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention receives the incoming air from the vane provided in the diffuser portion of the centrifugal compressor between the outer periphery of the proximal end portion of the compressor wheel in the compressor housing and the scroll passage around the compressor wheel. A centrifugal compressor with a variable diffuser having a variable diffuser whose angle is variable according to the amount of intake air, the variable diffuser including a base plate that forms an annular gas flow path between the compressor housing and a shroud wall surface; A group of movable wings arranged in a ring on the base plate, and a group of rotating support shafts that can pivotably support the movable wings on the base plate and simultaneously change the wing angles of the movable wings. Each movable wing has a combined structure of a front wing and a rear wing divided by a predetermined gap in the blade length direction. Characterized in that the front blades and rear blades are pivotally supported on the base plate via a common rotational shaft.

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機では、一群の回動支軸が同期して回動することにより、一群の可動翼を構成する一群の前段翼および一群の後段翼の翼角が一斉に変更操作される。そして、コンプレッサホイールの基端部外周からスクロール流路に向けて流れる吸入気体の旋回流が一群の前段翼および一群の後段翼に沿って流れることにより、その旋回流の流速が2段階に徐々に減速されて吸入気体の圧力が効率良く上昇する。   In the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention, the blade angles of the group of front blades and the group of rear blades constituting the group of movable blades are simultaneously adjusted by the group of rotation support shafts rotating synchronously. Change operation is performed. Then, the swirling flow of the suction gas flowing from the outer periphery of the proximal end portion of the compressor wheel toward the scroll flow path flows along the group of front stage blades and the group of rear stage blades. It is decelerated and the pressure of the intake gas rises efficiently.

ここで、本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機では、各前段翼と各後段翼とを共通の各回動支軸を介してベースプレート上に回動可能に支持する構造を採用しているため、各前段翼と各後段翼とをそれぞれ別個の回動支軸を介してそれぞれベースプレート上に回動可能に支持する構造に較べ、各回動支軸やこれらを同期して回動させるリンク機構が1系統で済み、構造が極めて簡素である。   Here, the centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention employs a structure in which each front blade and each rear blade are rotatably supported on a base plate via a common rotation shaft. Compared to the structure in which the front blades and the rear blades are rotatably supported on the base plate via separate rotation shafts, each rotation support shaft and a link mechanism for rotating them synchronously are one system. And the structure is extremely simple.

本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機においては、前段翼のプレッシャー面に沿って流れる吸入気体が前段翼の後端部と後段翼の前端部との間の隙間からから後段翼のサクション面側に流れ込むように前段翼の後端部と後段翼の前端部とが環状の気体流路の径方向および周方向に位置をずらした状態で回動支軸に結合されているのが好ましい。   In the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention, the suction gas flowing along the pressure surface of the front blade is from the gap between the rear end portion of the front blade and the front end portion of the rear blade to the suction surface side of the rear blade. It is preferable that the rear end portion of the front blade and the front end portion of the rear blade are coupled to the rotation support shaft in a state where the positions of the annular gas flow passages are shifted in the radial direction and the circumferential direction so as to flow in.

この場合、前段翼のプレッシャー面に沿って流れる高エネルギの吸入気体が前段翼の後端部と後段翼の前端部との間の隙間から円滑に後段翼のサクション面側に流れ込む。このため、前段翼のサクション面に沿って流れる吸入気体に剥離現象が発生しても、その剥離した吸入気体の流れは、前段翼のプレッシャー面から後段翼のサクション面側に流れ込む高エネルギの吸入気体の流れに合流するので、その剥離現象の拡大が防止される。   In this case, the high-energy intake gas flowing along the pressure surface of the front blade smoothly flows into the suction surface side of the rear blade from the gap between the rear end portion of the front blade and the front end portion of the rear blade. For this reason, even if a separation phenomenon occurs in the suction gas flowing along the suction surface of the front blade, the flow of the separated suction gas flows from the pressure surface of the front blade to the suction surface side of the rear blade. Since it joins the gas flow, the exfoliation phenomenon is prevented from expanding.

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機では、各前段翼と各後段翼とを共通の各回動支軸を介してベースプレート上に回動可能に支持する構造を採用しているため、各回動支軸やこれらを同期して回動させるリンク機構が1系統で済み、構造が極めて簡素である。従って、本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、遠心圧縮機内の可変ディフューザの設置スペースに余裕がない場合にも、2段翼列の可変ディフューザを確実に構成することができる。   The centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention employs a structure in which the front blades and the rear blades are rotatably supported on the base plate via the common rotation shafts. The shaft and the link mechanism for rotating them synchronously are only one system, and the structure is extremely simple. Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention, the variable diffuser of the two-stage blade row can be reliably configured even when there is no room for the installation of the variable diffuser in the centrifugal compressor.

以下、図面を参照して本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機の最良の実施形態を説明する。参照する図面において、図1は一実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機をコンプレッサとして備えたターボチャージャの概略構造を示す断面図、図2は図1に示した可変ディフューザの正面図、図3は図2に示した可動翼の拡大斜視図、図4は図2に示した可動翼の前段翼および後段翼の作用を示す可変ディフューザの部分拡大図である。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a centrifugal compressor with a variable diffuser according to the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a turbocharger provided with a centrifugal compressor with a variable diffuser according to an embodiment as a compressor, FIG. 2 is a front view of the variable diffuser shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the movable blade shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a partially enlarged view of the variable diffuser showing the operation of the front blade and the rear blade of the movable blade shown in FIG.

一実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機は、図1に示すターボチャージャ1のコンプレッサとして構成されている。このターボチャージャ1は、図示しない車両用エンジンの排気系の途中に介設されるタービン用のタービンハウジング2と、吸入系の途中に介設されるコンプレッサ用のコンプレッサハウジング3と、両者を接続するセンターハウジング(ベアリングハウジング)4とを備えている。   A centrifugal compressor with a variable diffuser according to an embodiment is configured as a compressor of a turbocharger 1 shown in FIG. The turbocharger 1 connects a turbine housing 2 for a turbine interposed in the middle of an exhaust system of a vehicle engine (not shown) and a compressor housing 3 for a compressor interposed in the middle of an intake system. A center housing (bearing housing) 4 is provided.

タービンハウジング2内には、車両用エンジンの排気系を流通する排ガスを導入するスクロール流路2Aが形成されている。そして、このスクロール流路2Aから流入する排ガスの通過によって回転駆動されるタービンホイール5がタービンハウジング2内に収容されている。   In the turbine housing 2, a scroll passage 2 </ b> A for introducing exhaust gas flowing through the exhaust system of the vehicle engine is formed. A turbine wheel 5 that is rotationally driven by passage of exhaust gas flowing in from the scroll flow path 2 </ b> A is accommodated in the turbine housing 2.

一方、コンプレッサハウジング3内には、車両用エンジンの吸入系の空気を大気圧以上に加圧して過給するためのコンプレッサホイール6が収容されている。このコンプレッサホイール6の周囲には、吸入空気を加圧しつつ車両用エンジンの吸入系に圧送するスクロール流路3Aが形成されている。   On the other hand, the compressor housing 3 accommodates a compressor wheel 6 for supercharging the intake air of the vehicle engine to a pressure higher than the atmospheric pressure. Around the compressor wheel 6, there is formed a scroll passage 3A that pressurizes the intake air and feeds it to the intake system of the vehicle engine.

タービンハウジング2内のタービンホイール5と、コンプレッサハウジング3内のコンプレッサホイール6とは、一体に回転するようにシャフト7を介して相互に連結されている。このシャフト7は、図示しないフローティングベアリングを介してセンターハウジング4に回転自在に支持されている。   The turbine wheel 5 in the turbine housing 2 and the compressor wheel 6 in the compressor housing 3 are connected to each other via a shaft 7 so as to rotate integrally. The shaft 7 is rotatably supported by the center housing 4 via a floating bearing (not shown).

ここで、コンプレッサハウジング3内のコンプレッサホイール6の基端部外周とその周囲のスクロール流路3Aとの間には、遠心圧縮機のディフューザ部に設けたベーンの流入空気に対する迎え角を吸入空気量に応じて可変とした2段翼列の可変ディフューザ8が設置されている。   Here, between the outer periphery of the proximal end portion of the compressor wheel 6 in the compressor housing 3 and the scroll flow path 3A around the compressor wheel 3, the angle of attack with respect to the inflow air of the vane provided in the diffuser portion of the centrifugal compressor is set as the intake air amount. A variable diffuser 8 having a two-stage blade row that is variable according to the above is installed.

可変ディフューザ8は、コンプレッサハウジング3内のセンターハウジング4側に嵌合固定されてコンプレッサハウジング3のシュラウド壁面3Bとの間に環状の空気流路を形成する扁平なリング状のベースプレート9と、図2に示すようにベースプレート9上に等角度間隔で同心状の環状に配列された一群の可動翼10と、ベースプレート9を貫通した状態で各可動翼10をベースプレート9上に回動可能に支持して各可動翼10の翼角を一斉に変更操作可能な一群の回動支軸10Aとを備えている。   The variable diffuser 8 is a flat ring-shaped base plate 9 that is fitted and fixed to the center housing 4 side in the compressor housing 3 to form an annular air flow path with the shroud wall surface 3B of the compressor housing 3, and FIG. As shown in FIG. 4, a group of movable blades 10 arranged concentrically and annularly on the base plate 9 at equal angular intervals, and each movable blade 10 is supported on the base plate 9 so as to be rotatable while passing through the base plate 9. A group of rotating support shafts 10A capable of changing the blade angles of the movable blades 10 all at once are provided.

ここで、図3に拡大して示すように、各可動翼10は、その翼長方向に所定の隙間を開けて分割された前段翼10Bと後段翼10Cとの組合わせ構造とされており、この前段翼10Bおよび後段翼10Cは、例えばアルミニウム合金の鋳造により回動支軸10Aと一体に形成されている。そして、この回動支軸10Aは円柱状に形成されており、その一端部には、径寸法を若干大きくした円板状のプラットフォーム10Dが形成されている。   Here, as shown in an enlarged view in FIG. 3, each movable blade 10 has a combined structure of a front blade 10 </ b> B and a rear blade 10 </ b> C divided with a predetermined gap in the blade length direction. The front blade 10B and the rear blade 10C are integrally formed with the rotary shaft 10A, for example, by casting an aluminum alloy. The rotating support shaft 10A is formed in a cylindrical shape, and a disk-like platform 10D having a slightly larger diameter is formed at one end thereof.

前段翼10Bは、その翼長方向に沿って流れる吸入空気の上流側に向く前端部のリーディングエッジ10Eが鋭角に形成され、後端部のトレーリングエッジ10Fが円弧状に形成されたクサビ形の断面形状を有する。   The front blade 10B has a wedge shape in which a leading edge 10E at the front end facing the upstream side of the intake air flowing along the blade length direction is formed at an acute angle, and a trailing edge 10F at the rear end is formed in an arc shape. It has a cross-sectional shape.

同様に、後段翼10Cは、その翼長方向に沿って流れる吸入空気の上流側に向く前端部のリーディングエッジ10Gが鋭角に形成され、後端部のトレーリングエッジ10Hが円弧状に形成されたクサビ形の断面形状を有する。そして、この後段翼1は、前段翼10Bと組み合わされて可動翼10を構成するように、前段翼10Bの断面形状より大きな断面形状に形成されている。   Similarly, in the rear blade 10C, the leading edge 10G at the front end facing the upstream side of the intake air flowing along the blade length direction is formed at an acute angle, and the trailing edge 10H at the rear end is formed in an arc shape. It has a wedge-shaped cross-sectional shape. The rear blade 1 is formed in a cross-sectional shape larger than that of the front blade 10B so as to constitute the movable blade 10 in combination with the front blade 10B.

そして、このような前段翼10Bおよび後段翼10Cは、吸入空気の圧力により前段翼10Bおよび後段翼10Cを介してそれぞれ回動支軸10Aに入力されるモーメントを相殺し、回動支軸10Aがベースプレート9に対し円滑に回動できるようにするため、前段翼10Bのトレーリングエッジ10F側の後端部と、後段翼10Cのリーディングエッジ10G側の前端部とが回動支軸10Aの一端部のプラットフォーム10Dの端面に結合されている。   Then, the front blade 10B and the rear blade 10C as described above cancel the moments input to the rotary shaft 10A via the front blade 10B and the rear blade 10C by the pressure of the intake air, respectively. In order to enable smooth rotation with respect to the base plate 9, the rear end portion of the front blade 10B on the trailing edge 10F side and the front end portion of the rear blade 10C on the leading edge 10G side are one end of the rotation support shaft 10A. Is coupled to the end face of the platform 10D.

また、図4の矢印に示すように、前段翼10Bのプレッシャー面に沿って流れる吸入空気が前段翼10Bの後端部のトレーリングエッジ10Fと後段翼10Cの前端部のリーディングエッジ10Gとの間の隙間から後段翼10Cのサクション面側に流れ込むようにするため、前段翼10Bのトレーリングエッジ10F側の後端部と、後段翼10Cのリーディングエッジ10G側の前端部とは、環状の空気流路の径方向および周方向に位置をずらした状態とされている。   Also, as shown by the arrows in FIG. 4, the intake air flowing along the pressure surface of the front blade 10B is between the trailing edge 10F at the rear end of the front blade 10B and the leading edge 10G at the front end of the rear blade 10C. In order to flow from the gap to the suction surface side of the rear blade 10C, the trailing edge 10F side rear end of the front blade 10B and the leading edge 10G side front end of the rear blade 10C are annular airflows. The position is shifted in the radial direction and the circumferential direction of the road.

すなわち、前段翼10Bは、後段翼10Cの中心線に対しベースプレート9の内側に寄せて配置されており、前段翼10Bのトレーリングエッジ10F側の後端部は、後段翼10Cのリーディングエッジ10G側の前端部に対し、ベースプレート9の径方向内側に位置をずらして配置され、かつ、吸入空気の上流側に向けてベースプレート9の周方向に位置をずらして配置されている。   That is, the front stage blade 10B is disposed close to the inner side of the base plate 9 with respect to the center line of the rear stage blade 10C, and the rear end portion of the front stage blade 10B on the trailing edge 10F side is the leading edge 10G side of the rear stage blade 10C. The base plate 9 is disposed with a position shifted inward in the radial direction of the base plate 9 and is shifted in the circumferential direction of the base plate 9 toward the upstream side of the intake air.

一方、回動支軸10Aを介して各前段翼10Bを等翼角に一斉に傾動操作し、かつ、各後段翼10Cを等翼角に一斉に傾動操作するため、図1に示すように、ベースプレート9の背面側には、複数のガイドローラ11を介してベースプレート9に同心状に回動自在に支持されたユニゾンリング12が配設されている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, in order to simultaneously tilt the front blades 10B to equal blade angles and rotate the rear blades 10C to equal blade angles via the pivot shaft 10A, as shown in FIG. On the back side of the base plate 9, a unison ring 12 that is rotatably supported concentrically on the base plate 9 via a plurality of guide rollers 11 is disposed.

ユニゾンリング12は、ベースプレート9を貫通する各回動支軸10Aの他端部に固定された各操作アーム(図示省略)の揺動端部に係合している。そして、このユニゾンリング12は、例えばコンプレッサハウジング3に付設された駆動モータ(図示省略)によりリンク機構13を介して回動操作されると、各操作アーム(図示省略)を介して各回動支軸10Aを一斉に回動させることで、各前段翼10Bを等翼角に一斉に傾動させると共に、各後段翼10Cを等翼角に一斉に傾動させる。   The unison ring 12 is engaged with a swinging end portion of each operation arm (not shown) fixed to the other end portion of each rotation support shaft 10 </ b> A that penetrates the base plate 9. When the unison ring 12 is rotated through the link mechanism 13 by, for example, a drive motor (not shown) attached to the compressor housing 3, the unison ring 12 is rotated through the respective operation arms (not shown). By rotating 10A all at once, the front blades 10B are simultaneously tilted to an equal blade angle, and the subsequent blades 10C are simultaneously tilted to an equal blade angle.

以上のように構成されたターボチャージャ1においては、図示しない車両用エンジンの運転に伴いその排気系に排出された排ガスが図1に示すタービンハウジング2内のスクロール流路2Aからタービンホイール5を通過して流通することにより、タービンホイール5が回転駆動される。そして、このタービンホイール5の回転によりコンプレッサハウジング3内のコンプレッサホイール6が回転駆動されることにより、車両用エンジンの吸入系の空気が大気圧以上に加圧されてスクロール流路3Aから圧送される。   In the turbocharger 1 configured as described above, exhaust gas discharged to the exhaust system of the vehicle engine (not shown) passes through the turbine wheel 5 from the scroll flow path 2A in the turbine housing 2 shown in FIG. As a result, the turbine wheel 5 is rotationally driven. The rotation of the turbine wheel 5 causes the compressor wheel 6 in the compressor housing 3 to be rotationally driven, whereby the air in the intake system of the vehicle engine is pressurized to atmospheric pressure or higher and fed from the scroll flow path 3A. .

ここで、コンプレッサホイール6の基端部外周からスクロール流路3Aに向けて旋回しつつ圧送される吸入空気は、可変ディフューザ8のベースプレート9とコンプレッサハウジング3のシュラウド壁面3Bとの間に形成された環状の空気流路を可変ディフューザ8の各前段翼10Bおよび各後段翼10Cに沿って流通することにより、流速が各前段翼10Bおよび各後段翼10Cにより2段階に徐々に低下して圧力が効率良く徐々に上昇する。   Here, the intake air that is pumped from the outer periphery of the base end portion of the compressor wheel 6 toward the scroll passage 3 </ b> A is formed between the base plate 9 of the variable diffuser 8 and the shroud wall surface 3 </ b> B of the compressor housing 3. By circulating the annular air flow path along the front blades 10B and the rear blades 10C of the variable diffuser 8, the flow velocity is gradually decreased in two stages by the front blades 10B and the rear blades 10C, thereby improving the pressure efficiency. It rises gradually gradually.

その際、図4の矢印に示すように、前段翼10Bのプレッシャー面に沿って流れる高エネルギの吸入空気は、前段翼10Bの後端部のトレーリングエッジ10Fと後段翼10Cの前端部のリーディングエッジ10Gとの間の隙間から後段翼10Cのサクション面側に流れ込む。   At that time, as shown by the arrows in FIG. 4, the high-energy intake air flowing along the pressure surface of the front blade 10B is the leading edge of the trailing edge 10F of the rear blade 10B and the leading edge of the front blade 10C. It flows into the suction surface side of the rear blade 10C from the gap between the edge 10G.

このため、一群の可動翼10の翼角が小さく操作されて吸入空気の流量が絞られた状態において、各前段翼10Bのサクション面に沿って流れる吸入空気に剥離現象が発生しても、その剥離した吸入空気の流れは、各前段翼10Bのプレッシャー面から各後段翼10Cのサクション面側に流れ込む高エネルギの吸入空気の流れに合流するので、その剥離現象の拡大が防止される。   For this reason, even if a separation phenomenon occurs in the intake air flowing along the suction surface of each front blade 10B in a state where the blade angle of the group of movable blades 10 is operated to be small and the flow rate of the intake air is reduced, The separated intake air flow merges with the flow of high energy intake air flowing from the pressure surface of each front blade 10B to the suction surface side of each rear blade 10C, so that the separation phenomenon is prevented from expanding.

ここで、一実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機では、各前段翼10Bと各後段翼10Cとを共通の各回動支軸10Aを介してベースプレート9上に回動可能に支持する構造を採用しているため、各回動支軸10Aやこれらを同期して回動させるユニゾンリング12やリンク機構13が1系統で済み、構造が極めて簡素である。   Here, the centrifugal compressor with a variable diffuser according to an embodiment employs a structure in which the front blades 10B and the rear blades 10C are rotatably supported on the base plate 9 via the common rotation shafts 10A. Therefore, each rotation support shaft 10A and the unison ring 12 and the link mechanism 13 that rotate these synchronously are only one system, and the structure is extremely simple.

従って、ターボチャージャ1のコンプレッサとして構成された一実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、コンプレッサハウジング3内の可変ディフューザの設置スペースに余裕がない場合にも、2段翼列の可変ディフューザ8を確実に構成することができる。   Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the embodiment configured as a compressor of the turbocharger 1, the variable diffuser of the two-stage blade row can be used even when there is not enough room for the variable diffuser in the compressor housing 3. 8 can be configured reliably.

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、図3に示した可動翼10を構成する前段翼10Bおよび後段翼10Cの形状は、図示のものに限定されず、適宜変更可能である。   The centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the shapes of the front blade 10B and the rear blade 10C constituting the movable blade 10 shown in FIG. 3 are not limited to those shown in the drawing, and can be changed as appropriate.

また、前段翼10Bおよび後段翼10Cは、アルミニウム合金の鋳造により回動支軸10Aと一体に形成されている必要はなく、適宜の構造用合成樹脂などで一体に形成されていてもよい。   Further, the front blade 10B and the rear blade 10C do not need to be integrally formed with the rotating support shaft 10A by casting an aluminum alloy, and may be integrally formed with an appropriate structural synthetic resin or the like.

さらに、前段翼10Bおよび後段翼10Cは、回動支軸10Aに溶接や接着などの適宜の手段で固定されていてもよい。   Furthermore, the front blade 10B and the rear blade 10C may be fixed to the pivot shaft 10A by appropriate means such as welding or adhesion.

本発明の一実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機をコンプレッサとして備えたターボチャージャの概略構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the turbocharger provided with the centrifugal compressor with a variable diffuser which concerns on one Embodiment of this invention as a compressor. 図1に示した可変ディフューザの正面図である。It is a front view of the variable diffuser shown in FIG. 図2に示した可動翼の拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the movable wing shown in FIG. 2. 図2に示した可動翼の前段翼および後段翼の作用を示す可変ディフューザの部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of a variable diffuser showing the operation of the front blade and the rear blade of the movable blade shown in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

1…ターボチャージャ、2…タービンハウジング、3…コンプレッサハウジング、3A…スクロール流路、3B…シュラウド壁面、5…タービンホイール、6…コンプレッサホイール、8…可変ディフューザ、9…ベースプレート、10…可動翼、10A…回動支軸、10B…前段翼、10C…後段翼、10D…プラットフォーム、10E…リーディングエッジ、10F…トレーリングエッジ、10G…リーディングエッジ、10H…トレーリングエッジ、11…ガイドローラ、12…ユニゾンリング、13…リンク機構。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbocharger, 2 ... Turbine housing, 3 ... Compressor housing, 3A ... Scroll flow path, 3B ... Shroud wall surface, 5 ... Turbine wheel, 6 ... Compressor wheel, 8 ... Variable diffuser, 9 ... Base plate, 10 ... Movable blade, 10A: Rotating support shaft, 10B: Front blade, 10C: Rear blade, 10D ... Platform, 10E ... Leading edge, 10F ... Trailing edge, 10G ... Leading edge, 10H ... Trailing edge, 11 ... Guide roller, 12 ... Unison ring, 13 ... Link mechanism.

Claims (2)

コンプレッサハウジング内のコンプレッサホイールの基端部外周とその周囲のスクロール流路との間に、遠心圧縮機のディフューザ部に設けたベーンの流入空気に対する迎え角を吸入空気量に応じて可変とした可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機であって、
前記可変ディフューザは、コンプレッサハウジングのシュラウド壁面との間に環状の気体流路を形成するベースプレートと、このベースプレート上に環状に配列される一群の可動翼と、各可動翼をベースプレート上に回動可能に支持して各可動翼の翼角を一斉に変更操作可能な一群の回動支軸とを備え、
前記各可動翼は、その翼長方向に所定の隙間を開けて分割された前段翼と後段翼との組合わせ構造とされており、この前段翼と後段翼とが共通の前記回動支軸を介して前記ベースプレート上に回動可能に支持されていることを特徴とする可変ディフューザ付き遠心圧縮機。
Variable angle of change of the angle of attack with respect to the inflow air of the vane provided in the diffuser part of the centrifugal compressor between the outer periphery of the base end of the compressor wheel in the compressor housing and the scroll flow path around it. A centrifugal compressor with a variable diffuser equipped with a diffuser,
The variable diffuser has a base plate that forms an annular gas flow path with a shroud wall of the compressor housing, a group of movable blades arranged in an annular shape on the base plate, and each movable blade can be rotated on the base plate. And a group of pivots that can be operated to change the blade angle of each movable wing at once,
Each of the movable blades has a combined structure of a front blade and a rear blade divided by a predetermined gap in the blade length direction, and the rotating support shaft common to the front blade and the rear blade. A centrifugal compressor with a variable diffuser, which is rotatably supported on the base plate via
前記前段翼のプレッシャー面に沿って流れる吸入気体が前段翼の後端部と前記後段翼の前端部との間の隙間から後段翼のサクション面側に流れ込むように前段翼の後端部と後段翼の前端部とが前記環状の気体流路の径方向および周方向に位置をずらした状態で前記回動支軸に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の可変ディフューザ付き遠心圧縮機。   The rear end of the front blade and the rear stage so that the intake gas flowing along the pressure surface of the front blade flows into the suction surface side of the rear blade from the gap between the rear end of the front blade and the front end of the rear blade. 2. The centrifugal with variable diffuser according to claim 1, wherein a front end portion of the blade is coupled to the rotation support shaft in a state where the position of the annular gas flow path is shifted in a radial direction and a circumferential direction. Compressor.
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