JP2010190092A - Turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンから排出される排気ガスの運動エネルギーと圧力を利用して、タービンを高速回転させ、その回転力で遠心式圧縮機を駆動することにより圧縮した空気をエンジン内に送り込むターボチャージャに関わり、特に可変容量型のターボチャージャに関する。 The present invention relates to a turbocharger that uses the kinetic energy and pressure of exhaust gas discharged from an engine to rotate the turbine at a high speed and drives the centrifugal compressor with the rotational force to send compressed air into the engine. In particular, it relates to a variable capacity turbocharger.
従来から、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることのできる可変容量型のターボチャージャが用いられている。
ここで、特許文献1には、可変容量型のターボチャージャが開示されている。
Conventionally, a variable capacity turbocharger that can improve the performance of an engine over a wide range from a low rotation range to a high rotation range has been used.
Here,
特許文献1に開示された可変容量型のターボチャージャは、タービンとコンプレッサとを有している。タービンの外殻を構成するタービンハウジングの内部には、略渦巻状に形成されたスクロール流路と、排気ガスの流量を可変とする可変ノズルと、回転する翼であるタービンインペラと、タービンにおける排気ガスの出口である排出口が設けられている。エンジンから排出された排気ガスはタービンのスクロール流路に導入され、可変ノズルを介してタービンインペラに導入される。排気ガスの導入によりタービンインペラは回転し、排気ガスは排出口から排出される。タービンインペラは、コンプレッサの内部に設けられたコンプレッサインペラと一体的に接続されており、タービンインペラが回転することでコンプレッサインペラも回転する。コンプレッサインペラの回転により、外部から導入された空気が圧縮される。圧縮された空気がコンプレッサからエンジンに供給されることで、エンジンの性能を向上させることができる。
The variable displacement turbocharger disclosed in
可変ノズルは、タービンハウジング側に設けられる第1導入壁と、第1導入壁に対向しコンプレッサ側に設けられる第2導入壁と、第1導入壁と第2導入壁との間に回転自在に設けられる複数のノズルベーンとを有している。ノズルベーンは翼状に形成され、相反する方向に突出する2つの支持軸を有している。第1導入壁及び第2導入壁には厚さ方向で貫通する孔部が各々形成され、該孔部にはノズルベーンの支持軸が各々回転自在に貫入している。ノズルベーンの向きを支持軸周りで変化させることで、可変ノズルの流路径と排気ガスの流入角度が変化する。エンジンの回転数、すなわちエンジンから排出される排気ガスの流量に合わせて適切な可変ノズルの流路径と排気ガスの流入角度を選択することで、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることができる。 The variable nozzle is rotatable between a first introduction wall provided on the turbine housing side, a second introduction wall provided opposite to the first introduction wall and provided on the compressor side, and between the first introduction wall and the second introduction wall. And a plurality of nozzle vanes provided. The nozzle vane is formed in a wing shape and has two support shafts protruding in opposite directions. Holes penetrating in the thickness direction are formed in the first introduction wall and the second introduction wall, respectively, and the support shafts of the nozzle vanes are rotatably inserted in the hole parts. By changing the direction of the nozzle vanes around the support shaft, the flow path diameter of the variable nozzle and the inflow angle of the exhaust gas change. By selecting the appropriate variable nozzle flow path diameter and exhaust gas inflow angle in accordance with the engine speed, that is, the flow rate of exhaust gas exhausted from the engine, a wide range from low to high speeds can be obtained. Engine performance can be improved.
ところで、タービンハウジングには高温の排気ガスが導入されるため、タービンハウジングは熱膨張し変形する。このタービンハウジングの熱変形に対応するために、タービンハウジングと可変ノズルとの間には所定の隙間が形成されている。もっとも、この隙間はタービンハウジングのスクロール流路と排出口との間をタービンインペラを介さず直接に接続しているので、この状態のままでは排気ガスが上記隙間を介して排出口へ漏出してしまい、ターボチャージャのタービン効率が低下してしまう。そこで、上記隙間をシールするためのCリングが、上記隙間における排出口側に設けられている。このCリングにより上記隙間を遮蔽できるため、排気ガスの漏出を防止し、タービン効率の低下を防ぐことができる。 By the way, since hot exhaust gas is introduced into the turbine housing, the turbine housing is thermally expanded and deformed. In order to cope with the thermal deformation of the turbine housing, a predetermined gap is formed between the turbine housing and the variable nozzle. However, since this gap is directly connected between the scroll flow path of the turbine housing and the discharge port without using the turbine impeller, the exhaust gas leaks to the discharge port through the gap in this state. As a result, the turbine efficiency of the turbocharger decreases. Therefore, a C-ring for sealing the gap is provided on the discharge port side in the gap. Since this gap can be shielded by this C-ring, it is possible to prevent the exhaust gas from leaking and to prevent the turbine efficiency from being lowered.
ところで、第1導入壁に形成された孔部は、上記隙間に連通している。また、Cリングは上記隙間における排出口側に設けられているため、Cリングの設置箇所から見てスクロール流路側に第1導入壁の孔部が位置している。さらに、該孔部にはノズルベーンの支持軸が貫入しているものの、円滑な回転を維持するために孔部と支持軸との間には僅かなクリアランスが設けられている。
そのため、上記隙間から第1導入壁の孔部と支持軸との間のクリアランスを通って、可変ノズルの内部に流入する排気ガスの流れが生じていた。
By the way, the hole formed in the first introduction wall communicates with the gap. Further, since the C-ring is provided on the discharge port side in the gap, the hole portion of the first introduction wall is located on the scroll flow path side when viewed from the place where the C-ring is installed. Furthermore, although the support shaft of the nozzle vane penetrates into the hole portion, a slight clearance is provided between the hole portion and the support shaft in order to maintain smooth rotation.
Therefore, the flow of the exhaust gas flowing into the inside of the variable nozzle has occurred through the clearance between the hole of the first introduction wall and the support shaft from the gap.
上記クリアランスを通る排気ガスの流れは、可変ノズル内における排気ガスの流れ(スクロール流路から可変ノズルを介してタービンインペラに導入される流れ)を乱していた。また、上記クリアランスを通る排気ガスの流れによって、ノズルベーンがコンプレッサ側に付勢されて変位し、この変位により可変ノズル内における排気ガスの流れに更なる乱れを生じさせていた。
以上より、特許文献1に開示された可変容量型のターボチャージャには、可変ノズル内における排気ガスの流れに乱れが生じることで損失が発生してしまうため、タービン効率が低下してしまうという問題があった。
The flow of the exhaust gas passing through the clearance disturbs the flow of the exhaust gas in the variable nozzle (the flow introduced from the scroll flow path to the turbine impeller through the variable nozzle). Further, the flow of exhaust gas passing through the clearance causes the nozzle vane to be biased and displaced toward the compressor, and this displacement causes further disturbance in the flow of exhaust gas in the variable nozzle.
As described above, in the variable capacity turbocharger disclosed in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、可変ノズル内における排気ガスの流れに生じていた乱れを減少させることによって、タービン効率を向上させることができるターボチャージャを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a turbocharger that can improve turbine efficiency by reducing turbulence that has occurred in the flow of exhaust gas in a variable nozzle. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のターボチャージャは、排気ガスが流動するスクロール流路が形成されたタービンハウジングと、スクロール流路からタービンハウジング内に設けられた回転翼に導入される排気ガスの流量を可変とする可変ノズルとを備え、可変ノズルは、タービンハウジング側に設けられる第1導入壁と、第1導入壁に対向して設けられる第2導入壁と、第1導入壁及び第2導入壁の間に回転自在に設けられる複数のノズルベーンとを有する可変容量型のターボチャージャであって、タービンハウジングと第1導入壁との間に形成される隙間のスクロール流路側の開口部に、排気ガスから付勢されて上記開口部を遮蔽する略環状のシール部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、シール部が排気ガスから付勢されることで、上記開口部がシール部により遮蔽される。よって、本発明では、上記隙間内への排気ガスの流入が抑えられ、上記隙間を介して可変ノズル内に流入する排気ガスの流れが抑制される。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A turbocharger according to the present invention includes a turbine housing in which a scroll passage through which exhaust gas flows is formed, and a variable nozzle that makes the flow rate of exhaust gas introduced from the scroll passage into a rotor blade provided in the turbine housing variable. The variable nozzle is rotatable between a first introduction wall provided on the turbine housing side, a second introduction wall provided opposite to the first introduction wall, and the first introduction wall and the second introduction wall. A variable capacity turbocharger having a plurality of nozzle vanes provided on the scroll passage, and is urged by exhaust gas to an opening on the scroll flow path side of a gap formed between the turbine housing and the first introduction wall. A configuration in which a substantially annular seal portion that shields the opening is provided is employed.
In the present invention adopting such a configuration, the opening is shielded by the sealing portion by urging the sealing portion from the exhaust gas. Accordingly, in the present invention, the inflow of exhaust gas into the gap is suppressed, and the flow of exhaust gas flowing into the variable nozzle through the gap is suppressed.
また、本発明のターボチャージャは、シール部が、略環状を呈し第1導入壁とタービンハウジングとの一方に対向する板状部材と、第1導入壁とタービンハウジングとの他方が有する円環部の外周に嵌合し板状部材の内周縁部に接続され略円筒状を呈する筒状部材とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、排気ガスから付勢されることで板状部材が第1導入壁とタービンハウジングとの一方に密着し、かつ、上記円環部の外周に筒状部材が嵌合していることから、上記開口部がシール部により遮蔽される。よって、本発明では、上記隙間内への排気ガスの流入が抑えられ、上記隙間を介して可変ノズル内に流入する排気ガスの流れが抑制される。
In the turbocharger of the present invention, the seal portion has a substantially annular shape and has a plate-like member facing one of the first introduction wall and the turbine housing, and an annular portion of the other of the first introduction wall and the turbine housing. And a cylindrical member that is connected to the inner peripheral edge of the plate-like member and has a substantially cylindrical shape.
In the present invention employing such a configuration, the plate-like member is brought into close contact with one of the first introduction wall and the turbine housing by being urged by the exhaust gas, and the cylindrical member is disposed on the outer periphery of the annular portion. Since these are fitted, the opening is shielded by the seal portion. Accordingly, in the present invention, the inflow of exhaust gas into the gap is suppressed, and the flow of exhaust gas flowing into the variable nozzle through the gap is suppressed.
また、本発明のターボチャージャは、第1導入壁は略環状を呈し、その外径はタービンハウジングが有する円環部の外径よりも大きく形成され、板状部材は第1導入壁に対向し、筒状部材は円環部の外周に嵌合しているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、排気ガスから付勢されることで板状部材が第1導入壁に密着し、かつ、上記円環部の外周に筒状部材が嵌合していることから、上記開口部がシール部により遮蔽される。よって、本発明では、上記隙間内への排気ガスの流入が抑えられ、上記隙間を介して可変ノズル内に流入する排気ガスの流れが抑制される。
In the turbocharger of the present invention, the first introduction wall has a substantially annular shape, the outer diameter thereof is formed larger than the outer diameter of the annular portion of the turbine housing, and the plate-like member faces the first introduction wall. A configuration is adopted in which the tubular member is fitted to the outer periphery of the annular portion.
In the present invention employing such a configuration, the plate-like member is brought into close contact with the first introduction wall by being urged by the exhaust gas, and the cylindrical member is fitted to the outer periphery of the annular portion. Therefore, the opening is shielded by the seal portion. Accordingly, in the present invention, the inflow of exhaust gas into the gap is suppressed, and the flow of exhaust gas flowing into the variable nozzle through the gap is suppressed.
また、本発明のターボチャージャは、シール部が、周方向で弾性変形自在に所定の一箇所で分断されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、排気ガスの熱等により上記円環部が熱変形したとしても、シール部は上記円環部の変形に追従する。よって、本発明では、筒状部材と上記円環部との密着性が維持される。
Moreover, the turbocharger of this invention employ | adopts the structure that the seal | sticker part is parted by predetermined one place so that elastic deformation is possible in the circumferential direction.
In the present invention employing such a configuration, even if the annular portion is thermally deformed by the heat of exhaust gas or the like, the seal portion follows the deformation of the annular portion. Therefore, in this invention, the adhesiveness of a cylindrical member and the said annular part is maintained.
また、本発明のターボチャージャは、シール部の分断箇所にスリットが形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、排気ガスの熱等により上記円環部が熱変形したとしても、シール部は上記円環部の変形に追従する。よって、本発明では、筒状部材と上記円環部との密着性が維持される。
Moreover, the turbocharger of this invention employ | adopts the structure that the slit is formed in the parting part of a seal | sticker part.
In the present invention employing such a configuration, even if the annular portion is thermally deformed by the heat of exhaust gas or the like, the seal portion follows the deformation of the annular portion. Therefore, in this invention, the adhesiveness of a cylindrical member and the said annular part is maintained.
また、本発明のターボチャージャは、シール部の分断箇所におけるそれぞれの端部は、周方向で互いに重ね合わせられているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、上記それぞれの端部が周方向で互いに重ね合わせられているため、上記分断箇所から上記隙間側への排気ガスの漏出が抑制される。
Moreover, the turbocharger of this invention employ | adopts the structure that each edge part in the division | segmentation location of a seal | sticker part is mutually overlap | superposed in the circumferential direction.
In the present invention employing such a configuration, since the respective end portions are overlapped with each other in the circumferential direction, leakage of the exhaust gas from the divided portion to the gap side is suppressed.
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、第1導入壁とタービンハウジングとの間の隙間を介して可変ノズル内に流入する排気ガスの流れを抑制できることから、可変ノズル内におけるタービンハウジングのスクロール流路から回転翼に向かう排気ガスの流れに生じていた乱れが減少する。よって、本発明によれば、可変ノズル内における排気ガスの流れが乱れることで発生する損失が減少し、結果として、ターボチャージャのタービン効率を向上させることができるという効果がある。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, since the flow of exhaust gas flowing into the variable nozzle through the gap between the first introduction wall and the turbine housing can be suppressed, the scroll passage of the turbine housing in the variable nozzle is moved from the turbine blade to the rotor blade. Disturbances that have occurred in the flow of exhaust gas toward it are reduced. Therefore, according to the present invention, there is an effect that the loss caused by the disturbance of the exhaust gas flow in the variable nozzle is reduced, and as a result, the turbine efficiency of the turbocharger can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るターボチャージャ1の構成を、図1から図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るターボチャージャ1の全体構成を示す概略図である。図2は、図1における可変ノズル8周辺の拡大図である。図3は、本実施形態におけるシール部10の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線視断面図である。なお、上記図中の矢印Fは前方向を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A configuration of the
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a
ターボチャージャ1は、不図示のエンジンから排出される排気ガスの運動エネルギーを利用してエンジンに空気を過給する装置であり、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることのできる可変容量型のターボチャージャである。
図1に示すように、ターボチャージャ1は、タービンハウジング2と、軸受けハウジング3と、コンプレッサハウジング4とが前方より順次配置され一体的に設けられた構成となっている。
The
As shown in FIG. 1, the
軸受けハウジング3の内部には、前後方向で延びるインペラ軸5が、軸受け31を介して回転自在に設けられている。
インペラ軸5の両端には、回転する翼であるタービンインペラ(回転翼)6及びコンプレッサインペラ7がそれぞれ一体的に連結されている。タービンインペラ6及びコンプレッサインペラ7は、いずれも複数の翼が回転軸周りに等間隔で配設された構成となっている。タービンインペラ6は、タービンハウジング2の略中央部に配置され、コンプレッサインペラ7は、コンプレッサハウジング4の略中央部に配置されている。
An
A turbine impeller (rotary blade) 6 and a
タービンハウジング2は、タービンインペラ6を囲み前後方向に直交する面に沿って略渦巻状に形成されるタービンスクロール流路(スクロール流路)21と、排気ガスの排出口であるタービン出口22とを有している。
タービンスクロール流路21は、エンジンから排出された排気ガスが導入される不図示のガス流入口に連通している。タービン出口22は、不図示の排気ガス浄化装置に接続されている。
The
The
タービンハウジング2と軸受けハウジング3との間には、タービンインペラ6に導入される排気ガスの流量を可変とする可変ノズル8が設けられている。可変ノズル8は、タービンスクロール流路21の内側でタービンインペラ6を囲み前後方向に直交する面に沿って略環状に形成されている。
タービンスクロール流路21は、可変ノズル8及びタービンインペラ6の設置箇所を介してタービン出口22に連通している。
A variable nozzle 8 is provided between the
The
図2に示すように、可変ノズル8は、略環状の板状部材の内周縁部から筒状の部材が前方に突出した形状を呈しタービンハウジング2側に設けられる第1導入壁81と、第1導入壁81に対向して軸受けハウジング3側に設けられる第2導入壁82と、第1導入壁81と第2導入壁82との間に回転自在に設置される複数のノズルベーン83とを有している。
As shown in FIG. 2, the variable nozzle 8 includes a
第1導入壁81と第2導入壁82とは、不図示の接続ピンを介すことで所定の間隔を形成しつつ一体的に接続されている。第1導入壁81及び第2導入壁82には、厚さ方向で貫通する第1孔部81a及び第2孔部82aがそれぞれ形成されている。第1導入壁81における前方側の壁面81bは、前後方向に直交する平面となっている。
The
ノズルベーン83は、略矩形を呈する翼であり、前後方向に関する両端部から相反する方向に突出する第1支持軸84及び第2支持軸85を備えている。第1支持軸84は、第1孔部81aに回転自在に貫入し、第2支持軸85は、第2孔部82aに回転自在に貫入している。ノズルベーン83と第1支持軸84との接続部には、第2導入壁82に対向する鍔部83aが設けられ、ノズルベーン83と第2支持軸85との接続部には、第1導入壁81に対向する鍔部83bが設けられている。
The
可変ノズル8の後方側には、複数のノズルベーン83を同期して回転させるための駆動部9が設けられている。また、駆動部9はタービンハウジング2及び軸受けハウジング3によって挟持され、可変ノズル8は駆動部9を介してタービンハウジング2及び軸受けハウジング3に一体的に接続されている。
A drive unit 9 for rotating the plurality of
第1導入壁81とタービンハウジング2との間には、隙間23が形成されている。隙間23は、タービンハウジング2が排気ガスの熱により熱変形し、第1導入壁81と接触する等で破損することを防ぐために設けられている。
タービンハウジング2の壁面81bに対向する部分には、タービンインペラ6を囲むように設けられる後方側に突出する円環部24が形成されている。
円環部24の外周面24aの径方向外側には、空間25が形成されており、タービンスクロール流路21は空間25及び隙間23を介してタービン出口22に連通している。
A
An
A
隙間23のタービンスクロール流路21側の開口部26には、略環状のシール部10が設けられている。すなわち、シール部10は、隙間23と空間25との接続部に設けられている。
A substantially
図3に示すように、シール部10は、略環状を呈する板状部材11と、板状部材11の内周縁部に接続され円筒状を呈する筒状部材12とを有している。
図2に示すように、筒状部材12は、前後方向で移動自在に円環部24の外周面24aに嵌合している。板状部材11は、壁面81bに沿う形状で形成されている。シール部10は、板状部材11と第1壁面81bとが接触する位置に設置されている。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、コンプレッサハウジング4は、空気の流入口であるコンプレッサ入口41と、コンプレッサインペラ7を囲み略渦巻状を呈するコンプレッサスクロール流路42とを有している。また、軸受けハウジング3とコンプレッサハウジング4との間には、コンプレッサインペラ7を囲み略環状を呈するディフューザ流路43が形成されている。
コンプレッサ入口41は、不図示のエアクリーナを介して外部に連通しており、コンプレッサインペラ7の設置箇所及びディフューザ流路43を介してコンプレッサスクロール流路42に連通している。コンプレッサスクロール流路42は、不図示のエンジンにおける吸気口に接続されている。
As shown in FIG. 1, the compressor housing 4 includes a
The
続いて、本実施形態におけるターボチャージャ1の動作を説明する。
まず、ターボチャージャ1の過給動作を説明する。
Next, the operation of the
First, the supercharging operation of the
エンジンから排出された排気ガスは、タービンハウジング2のガス流入口を介してタービンスクロール流路21に導入される。排気ガスは、タービンスクロール流路21内をタービンインペラ6の回転軸周りで周回して流動しつつ、可変ノズル8を介してタービンインペラ6に導入される。この排気ガスの導入により、タービンインペラ6が回転する。タービンインペラ6を回転させた後、排気ガスはタービン出口22から排出され、排気ガス浄化装置によって浄化された後に大気に放出される。
Exhaust gas discharged from the engine is introduced into the
タービンインペラ6は、インペラ軸5を介してコンプレッサインペラ7と一体的に連結されているため、タービンインペラ6が回転することでコンプレッサインペラ7も回転する。コンプレッサインペラ7の回転により、コンプレッサ入口41からエアクリーナを介して導入された空気がディフューザ流路43に送り出される。送り出された空気は、ディフューザ流路43内を流動することで次第に圧縮される。圧縮され高い圧力を有する空気は、コンプレッサスクロール流路42を介してエンジンに供給される。エンジンに圧縮された空気が供給されることで、エンジンの性能を向上させることができる。
Since the
また、可変ノズル8における複数のノズルベーン83の向きを第1支持軸84及び第2支持軸85周りで変化させると、可変ノズル8の流路径、より詳しくは複数のノズルベーン83同士の最短距離間隔が変化する。
エンジンの回転数が低いときはエンジンから排出される排気ガスの流量が少ないので、可変ノズル8の流路径が広いとタービンインペラ6を回転させるに必要なエネルギーを排気ガスから得ることが難しい。そのため、可変ノズル8の流路径を狭くすることで、可変ノズル8内を流動する排気ガスの流速を高め、タービンインペラ6を容易に回転させることができる。
Further, when the directions of the plurality of
Since the flow rate of exhaust gas discharged from the engine is small when the engine speed is low, it is difficult to obtain energy necessary for rotating the
一方、エンジンの回転数が高いときは排気ガスの流量が増加するので、可変ノズル8の流路径を広げ、大きなエネルギーを排気ガスから得ることで、ターボチャージャ1の圧縮比を向上させることができる。
よって、エンジンの回転数に合わせて適切な可変ノズル8の流路径を選択することで、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることができる。
以上で、ターボチャージャ1の過給動作が終了する。
On the other hand, since the flow rate of the exhaust gas increases when the engine speed is high, the compression ratio of the
Therefore, the engine performance can be improved over a wide range from the low rotation range to the high rotation range by selecting an appropriate flow path diameter of the variable nozzle 8 according to the engine speed.
Thus, the supercharging operation of the
次に、シール部10が排気ガスから付勢されることで、開口部26を遮蔽する動作を説明する。
図2に示すように、タービンスクロール流路21の内部には高圧の排気ガスが流動しており、タービンスクロール流路21と連通する空間25の内部も高圧となっている。一方、タービン出口22を流動する排気ガスの圧力はタービンスクロール流路21内に比べ低下している。そのため、タービン出口22と連通する隙間23内の圧力は、空間25内の圧力よりも低くなっている。この圧力の差から、シール部10における板状部材11の前面側には後方側への排気ガスの付勢力が発生し、筒状部材12の外周面には径方向内側への排気ガスの付勢力が発生する。
Next, the operation of shielding the
As shown in FIG. 2, high-pressure exhaust gas flows inside the
もっとも、筒状部材12は円環部24の外周面24aに嵌合しているため、排気ガスの径方向内側への付勢力がシール部10を特定の方向に変位させることや、シール部10を変形させることはない。しかし、筒状部材12は前後方向で移動自在に外周面24aに嵌合していることから、排気ガスの後方側への付勢力によりシール部10は後方側へ変位する。さらに、板状部材11は第1導入壁81の壁面81bに沿う形状に形成されているため、板状部材11は壁面81bに密着する。
However, since the
よって、シール部10によって、隙間23におけるタービンスクロール流路21側の開口部26を遮蔽することができ、タービンスクロール流路21から空間25を介して隙間23内に排気ガスが流入することを抑えることができる。したがって、隙間23及び第1孔部81aを介して可変ノズル8内に流入する排気ガスの流れを抑制でき、可変ノズル8内における排気ガスの流れに生じる乱れを減少させることができる。
Therefore, the
なお、可変ノズル8内の排気ガスの圧力は隙間23内の圧力よりも高いため、従来のターボチャージャとは逆に、可変ノズル8内から第1孔部81aを介して隙間23内に流入する排気ガスの流れが生じる。
ここで、ノズルベーン83は第2導入壁82に対向する鍔部83aを有しているため、上記排気ガスの流れに鍔部83aが付勢されノズルベーン83は前方向に変位する。よって、ノズルベーン83が前方向に変位されることによっても、可変ノズル8内における排気ガスの流れに生じる乱れを減少させることができる。
In addition, since the pressure of the exhaust gas in the variable nozzle 8 is higher than the pressure in the
Here, since the
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、可変ノズル8内におけるタービンスクロール流路21からタービンインペラ6に向かう排気ガスの流れに生じていた乱れが減少する。よって、本実施形態によれば、可変ノズル8内における排気ガスの流れが乱れることで発生する損失が減少し、結果として、ターボチャージャ1のタービン効率を向上させることができるという効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
According to the present embodiment, the turbulence that has occurred in the flow of exhaust gas from the
なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。 Note that the operation procedures shown in the above-described embodiment, or the shapes and combinations of the components are examples, and can be variously changed based on process conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention. is there.
例えば、図3に示すように、上記実施形態ではシール部10は略環状に形成されていたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、図4に示すような構成となっていてもよい。
図4は、本実施形態におけるシール部10の第1の変形例である第2シール部13を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線視断面図である。
図4に示すように、第2シール部13は、本実施形態における板状部材11及び筒状部材12と各々略同一の形状を呈する第2板状部材14及び第2筒状部材15を有している。もっとも、第2シール部13は、周方向で弾性変形自在に所定の一箇所で分断されており、上記分断箇所13aにスリット13bが形成されている。
For example, as shown in FIG. 3, the
4A and 4B are schematic views showing a
As shown in FIG. 4, the
このような構成によれば、排気ガスの熱によりタービンハウジング2の円環部24が熱変形したとしても、第2シール部13は円環部24の変形に追従する。また、空間25内の排気ガスにより第2筒状部材15は径方向内側に付勢されるため、第2筒状部材15は円環部24の外周面24aに密着する。したがって、例えばタービンハウジング2の材質が熱膨張係数の大きな材料等で形成されている場合であっても、スリット13bから少量の排気ガスが漏出するものの、第2シール部13によって開口部26を遮蔽することができる。
According to such a configuration, even if the
また、上記実施形態ではシール部10は略環状に形成されていたが、図5に示すような構成となっていてもよい。
図5は、本実施形態におけるシール部10の第2の変形例である第3シール部16を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC矢視図である。
図5に示すように、第3シール部16は、本実施形態における板状部材11及び筒状部材12と略同一の形状を呈する第3板状部材17及び第3筒状部材18を有している。もっとも、第3シール部16は、周方向で弾性変形自在に所定の一箇所で分断されており、第3シール部16の分断箇所16aにおけるそれぞれの端部は周方向で互いに重ね合わせられている。より具体的には、第3板状部材17のそれぞれの端部が周方向で互いに重ね合わせられ、第3筒状部材18のそれぞれの端部も周方向で互いに重ね合わせられている。
Moreover, in the said embodiment, although the
FIGS. 5A and 5B are schematic views showing a
As shown in FIG. 5, the
このような構成によれば、シール部10の第1の変形例である第2シール部13によって得られる効果に加え、それぞれの端部が周方向で互いに重ね合わせられていることから、分断箇所16aからの排気ガスの漏出を防止することができる。
According to such a configuration, in addition to the effect obtained by the
また、上記実施形態では、シール部10は前後方向で移動自在に円環部24に設けられていたが、板状部材11が第1導入壁81の壁面81bに常に接触するように保持されていてもよい。これにより、シール部10が壁面81bから大きく離間することによって、排気ガスの後方側への付勢力が発生しなくなる状態を避けることができる。なお、上記保持は前後方向のみであり、前後方向と直交する方向に関しては自由に変位できることが必要である。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態でのシール部10は、筒状部材12が板状部材11の内周縁部から前方向に向かって突出する向きで空間25内に設けられていたが、図6に示すような向きで設けられてもよい。
図6は、本実施形態におけるシール部10の他の設置方法を示す概略図である。
図6に示すように、第1導入壁(円環部)81に凹部81cを形成し、凹部81cにおける径方向外側に対向する外周面81dに筒状部材12が前後方向で移動自在に嵌合している。また、タービンハウジング2には第1導入壁81に対向する第2壁面27が形成されており、第2壁面27は前後方向に直交する平面となっている。板状部材11は、排気ガスにより前方向に向かって付勢され第2壁面27に密着し、開口部26を遮蔽する。よって、図6に示すような構成によっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
Moreover, although the
FIG. 6 is a schematic view showing another installation method of the
As shown in FIG. 6, a concave portion 81c is formed in the first introduction wall (annular portion) 81, and the
また、図4で示された第2シール部13を、図7で示すように2つ重ねて設置してもよい。図7は、シール部10の第1の変形例である第2シール部13における他の使用方法を示す概略図であり、(a)は径方向断面図、(b)は平面図である。
図7(a)に示すように、第2シール部13は軸方向で2つ重ねられ、かつ、図7(b)に示すように、互いのスリット13bの位置が中心軸に関して対向する位置に配置されている。このような構成によれば、両方のスリット13bが第2シール部13のリング状の部材によってそれぞれ遮蔽されるため、スリット13bからの排気ガスの漏出を抑制することができる。なお、必ずしも互いのスリット13bの位置は中心軸に関して対向している必要はなく、スリット13bが上記リング状部材によって遮蔽される位置にあればよい。
Moreover, you may install the 2nd seal |
As shown in FIG. 7A, two
また、図3で示されたシール部10を、図8で示すように2つ対向して重ねて設置してもよい。図8は、シール部10の他の使用方法を示す径方向断面図である。
図8に示すように、シール部10と、シール部10よりも僅かに大きな径を有するシール部10Aとは、互いに対向して重ね合わせられ、空間25内に設置されている。シール部10とシール部10Aとは、同じ熱膨張係数の材料で形成されている。
シール部10は外周面24aに嵌合し、壁面81bに接触している。シール部10Aはシール部10に嵌合し、タービンハウジング2に接触している。このような構成によれば、排気ガスの流動によりシール部10は壁面81bに付勢され、シール部10Aはタービンハウジング2に付勢される。さらに、シール部10とシール部10Aとが互いに嵌合しているため、シール部10及びシール部10Aにより、開口部26を遮蔽することができる。
Further, two
As shown in FIG. 8, the
The
なお、例えばシール部10の熱膨張係数が、タービンハウジング2の熱膨張係数よりも大きい材料で形成されている場合は、温度が上昇するにつれて外周面24aとシール部10との間の隙間が大きくなるのであるが、シール部10とシール部10Aとが同じ熱膨張係数の材料で形成されているため、それらの間の嵌合は維持され排気ガスの漏出抑制を維持することができる。
For example, when the
1…ターボチャージャ、2…タービンハウジング、21…タービンスクロール流路(スクロール流路)、23…隙間、24…円環部、24a…外周面、26…開口部、6…タービンインペラ(回転翼)、8…可変ノズル、81…第1導入壁、81d…外周面、82…第2導入壁、83…ノズルベーン、10…シール部、11…板状部材、12…筒状部材、13…第2シール部、13a…分断箇所、13b…スリット、14…第2板状部材、15…第2筒状部材、16…第3シール部、16a…分断箇所、17…第3板状部材、18…第3筒状部材、
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記タービンハウジングと前記第1導入壁との間に形成される隙間の前記スクロール流路側の開口部に、前記排気ガスから付勢されて前記開口部を遮蔽する略環状のシール部を有することを特徴とするターボチャージャ。 A turbine housing in which a scroll passage through which exhaust gas flows is formed, and a variable nozzle that makes the flow rate of the exhaust gas introduced from the scroll passage into the rotor blades provided in the turbine housing variable, The variable nozzle rotates between a first introduction wall provided on the turbine housing side, a second introduction wall provided opposite to the first introduction wall, and the first introduction wall and the second introduction wall. A variable capacity turbocharger having a plurality of nozzle vanes provided freely,
An opening on the scroll flow path side of a gap formed between the turbine housing and the first introduction wall has a substantially annular seal portion that is energized from the exhaust gas and shields the opening. Features a turbocharger.
前記板状部材は前記第1導入壁に対向し、前記筒状部材は前記円環部の外周に嵌合していることを特徴とする請求項2に記載のターボチャージャ。 The first introduction wall has a substantially annular shape, and an outer diameter thereof is formed larger than an outer diameter of the annular portion of the turbine housing,
3. The turbocharger according to claim 2, wherein the plate-like member is opposed to the first introduction wall, and the cylindrical member is fitted to an outer periphery of the annular portion.
5. The turbocharger according to claim 4, wherein the respective end portions of the seal portion at the dividing portion are overlapped with each other in the circumferential direction.
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