JP2011064146A - Variable capacity turbine - Google Patents

Variable capacity turbine Download PDF

Info

Publication number
JP2011064146A
JP2011064146A JP2009215787A JP2009215787A JP2011064146A JP 2011064146 A JP2011064146 A JP 2011064146A JP 2009215787 A JP2009215787 A JP 2009215787A JP 2009215787 A JP2009215787 A JP 2009215787A JP 2011064146 A JP2011064146 A JP 2011064146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle vane
variable capacity
sub
vane
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009215787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Shimodera
章弘 下寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2009215787A priority Critical patent/JP2011064146A/en
Publication of JP2011064146A publication Critical patent/JP2011064146A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent fluid from peeling off a nozzle vane surface in a variable capacity turbine. <P>SOLUTION: The variable capacity turbine is provided with a sub-nozzle vane 24b which is connected to the nozzle vane 24a to move with the rotation of the nozzle vane 24a, and disposed between the nozzle vanes 24a when the opening degrees of at least more than one nozzle vane 24a are maximum. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、回動角度が調整可能なノズルベーンをタービンインペラ周りに複数備える可変容量タービンに関するものである。   The present invention relates to a variable capacity turbine including a plurality of nozzle vanes whose rotation angles can be adjusted around a turbine impeller.

例えば過給機では、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の車載用のエンジンに用いる場合には、低燃費化等の性能向上を実現するために、低速域から高速域までの広い範囲でエンジンの出力向上や効率向上を実現させる必要がある。   For example, in a turbocharger, when used in a vehicle engine such as a diesel engine or a gasoline engine, the engine output is improved over a wide range from a low speed range to a high speed range in order to improve performance such as fuel efficiency. It is necessary to improve efficiency.

そこで従来から、過給機では、回動角度が調整可能なノズルベーンをタービンインペラ周りに複数備える可変容量タービンが用いられている。
このような可変容量タービンは、ノズルベーンを回動させてノズルの開度を調節することによって、流体の流量が少ない場合であっても効率的にタービンインペラを回転駆動させ、流体の流量が多い場合であっても抵抗の増大を抑制することができる。 In view of this, a turbocharger has conventionally used a variable capacity turbine that includes a plurality of nozzle vanes around the turbine impeller that can adjust the rotation angle.
In such a variable capacity turbine, by rotating the nozzle vane and adjusting the opening degree of the nozzle, the turbine impeller is efficiently driven to rotate even when the fluid flow rate is low, and the fluid flow rate is high. Even so, an increase in resistance can be suppressed.

特開平１０−１４１０７４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-141074 特開平１１−２７０３４３号公報JP-A-11-270343 特開平１０−２７４０４８号公報JP-A-10-274048 特開２００８−２６７２０４号公報JP 2008-267204 A

ところで、上述のような可変容量タービンでは、タービンインペラに供給される流体を、ノズルベーン間を通過させることによって整流し、これによってタービンインペラの効率的な回転を実現している。
しかしながら、ノズルベーンの回動角度が大きくなった場合（すなわちノズルベース間の開度が大きくなった場合）には、ノズルベーン間の距離が大きくなり、流体がノズルベーンの表面から剥離しやすくなる。 By the way, in the variable capacity turbine as described above, the fluid supplied to the turbine impeller is rectified by passing between the nozzle vanes, thereby realizing efficient rotation of the turbine impeller.
However, when the rotation angle of the nozzle vanes becomes large (that is, when the opening between the nozzle bases becomes large), the distance between the nozzle vanes becomes large, and the fluid is easily separated from the surface of the nozzle vanes.

ノズルベーンの表面から流体が剥離した場合には、ノズルベーン間における流体の整流作用が弱くなる。この結果、タービンインペラの回転が効率的でなくなると共に、流体の抵抗も増大してしまう。   When the fluid peels from the surface of the nozzle vane, the fluid rectifying action between the nozzle vanes is weakened. As a result, the rotation of the turbine impeller becomes inefficient and the resistance of the fluid increases.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、可変容量タービンにおいて、ノズルベーン表面からの流体の剥離を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to suppress separation of fluid from the nozzle vane surface in a variable capacity turbine.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。   The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.

第１の発明は、回動角度が調整可能なノズルベーンをタービンインペラ周りに複数備える可変容量タービンであって、上記ノズルベーンに接続されて該ノズルベーンの回動に伴って移動すると共に、少なくとも複数の上記ノズルベーン間の開度が最大である場合に当該ノズルベーン間に配置される副ノズルベーンを備えるという構成を採用する。   A first aspect of the present invention is a variable capacity turbine having a plurality of nozzle vanes around the turbine impeller, the angle of rotation of which can be adjusted. The variable capacity turbine is connected to the nozzle vane and moves with the rotation of the nozzle vane. When the opening degree between nozzle vanes is the maximum, the structure of providing the sub nozzle vane arrange | positioned between the said nozzle vanes is employ | adopted.

第２の発明は、上記第１の発明において、上記副ノズルベーンが、上記ノズルベーンの負圧面側に接続されているという構成を採用する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the sub nozzle vane is connected to the suction surface side of the nozzle vane.

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記ノズルベーンと上記副ノズルベーンとを結合する結合部材を備え、上記結合部材が、上記ノズルベーン間に形成される流路の幅方向における端部に配置されているという構成を採用する。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a coupling member that couples the nozzle vane and the sub nozzle vane is provided, and the coupling member is an end in a width direction of a flow path formed between the nozzle vanes. The configuration of being arranged in the part is adopted.

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記ノズルベーンと上記副ノズルベーンとを結合する結合部材を備え、上記結合部材が、流体と接触する面が翼面形状とされているという構成を採用する。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, a coupling member that couples the nozzle vane and the sub nozzle vane is provided, and a surface of the coupling member that contacts the fluid has a blade shape. Adopt a configuration that

第５の発明は、上記第１または第２の発明において、上記ノズルベーンと上記副ノズルベーンとを接続するリンク機構を備えるという構成を採用する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a structure is provided that includes a link mechanism that connects the nozzle vane and the sub nozzle vane.

第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記副ノズルベーンが、少なくとも複数の上記ノズルベーン間の開度が最小である場合に、上記ノズルベーン間に形成される流路の上流側に配置されるという構成を採用する。   In a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the sub nozzle vane has an upstream of a flow path formed between the nozzle vanes when the opening degree between the plurality of nozzle vanes is the smallest. Adopting the configuration of being arranged on the side.

本発明によれば、副ノズルベーンが、少なくとも複数のノズルベーン間の開度が最大である場合に当該ノズルベーン間に配置される。
このため、少なくともノズルベーン間の開度が最大である場合には、ノズルベーン間において、従来のノズルベーン間による流体への整流作用に加えて、副ノズルベーンによる流体への整流作用が働く。この結果、ノズルベーン間において、従来よりも強く流体に対する整流作用が働く。
したがって、本発明によれば、ノズルベーン表面からの流体の剥離を抑制することが可能となる。 According to the present invention, the sub nozzle vanes are arranged between the nozzle vanes when the opening degree between at least the plurality of nozzle vanes is maximum.
For this reason, at least when the opening between the nozzle vanes is the maximum, in addition to the rectifying action to the fluid between the conventional nozzle vanes, the rectifying action to the fluid by the sub nozzle vane works. As a result, the rectifying action on the fluid acts more strongly between the nozzle vanes than before.
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress separation of fluid from the nozzle vane surface.

本発明の第１実施形態における可変容量タービンを備える過給機の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a supercharger provided with the variable capacity turbine in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における可変容量タービンが備える副ノズルベーン及び結合部材を軸部側から見た正面図であり、主ノズルベーンの回動角度が最大である場合を示す図である。It is the front view which looked at the sub nozzle vane and coupling member with which the variable capacity turbine in a 1st embodiment of the present invention is provided from the axis part side, and is a figure showing the case where the rotation angle of the main nozzle vane is the maximum. 本発明の第１実施形態における可変容量タービンが備える副ノズルベーン及び結合部材を軸部側から見た正面図であり、主ノズルベーンの回動角度が最小である場合を示す図である。It is the front view which looked at the sub nozzle vane and coupling member with which the variable capacity turbine in a 1st embodiment of the present invention is provided from the axis side, and is a figure showing the case where the rotation angle of a main nozzle vane is the minimum. 本発明の第１実施形態における可変容量タービンが備える１組の主ノズルベーン、副ノズルベーン及び結合部材を示す図である。It is a figure which shows 1 set of main nozzle vanes, sub nozzle vanes, and a connection member with which the variable capacity turbine in 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第２実施形態における可変容量タービンが備える１組の主ノズルベーン、副ノズルベーン及びリンク機構を示す図である。It is a figure which shows 1 set of main nozzle vanes, sub nozzle vanes, and a link mechanism with which the variable capacity turbine in 2nd Embodiment of this invention is provided.

以下、図面を参照して、本発明に係る可変容量タービンの一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a variable capacity turbine according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の可変容量タービンを備える過給機１の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、過給機１は、本実施形態の可変容量タービン２と、当該可変容量タービン２によって駆動されるコンプレッサ３と、可変容量タービン２とコンプレッサ３とを接続する軸部４とを備えている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a supercharger 1 including a variable capacity turbine according to the present embodiment. As shown in this figure, the supercharger 1 includes a variable capacity turbine 2 of the present embodiment, a compressor 3 driven by the variable capacity turbine 2, and a shaft portion 4 that connects the variable capacity turbine 2 and the compressor 3. And.

本実施形態の可変容量タービン２は、タービンインペラ２１と、タービンシュラウド２２と、タービンケーシング２３と、可変容量装置２４とを備えている。
タービンインペラ２１は、エンジン等の燃焼機関から供給される排気ガス等の流体によって回転駆動されるものであり、いわゆるラジアルインペラである。
タービンシュラウド２２は、上記タービンインペラ２１を、当該タービンインペラ２１が備える翼のチップ側から覆うケースである。
タービンケーシング２３は、本実施形態の可変容量タービン２の外形を形作るものであり、タービンシュラウド２２ごとタービンインペラ２１を囲っている。
タービンケーシング２３の内部には、一端に排気ガスの入口を備えたスクロール通路２５が形成されている。
また、タービンケーシング２３の内部には、タービンインペラ２１よりも大きな径を有するリング部材２６がタービンシュラウド２２と対向して配置されている。そして、リング部材２６とタービンシュラウド２２との挟まれた領域が、上記スクロール通路２５とタービンインペラ２１とを連通する環状の排気ガス流路２７とされている。 The variable capacity turbine 2 of the present embodiment includes a turbine impeller 21, a turbine shroud 22, a turbine casing 23, and a variable capacity device 24.
The turbine impeller 21 is rotationally driven by a fluid such as exhaust gas supplied from a combustion engine such as an engine, and is a so-called radial impeller.
The turbine shroud 22 is a case that covers the turbine impeller 21 from the tip side of the blades included in the turbine impeller 21.
The turbine casing 23 forms the outer shape of the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, and surrounds the turbine impeller 21 together with the turbine shroud 22.
A scroll passage 25 having an exhaust gas inlet at one end is formed in the turbine casing 23.
A ring member 26 having a larger diameter than the turbine impeller 21 is disposed inside the turbine casing 23 so as to face the turbine shroud 22. A region sandwiched between the ring member 26 and the turbine shroud 22 is an annular exhaust gas passage 27 that communicates the scroll passage 25 and the turbine impeller 21.

可変容量装置２４は、複数の主ノズルベーン２４ａ（ノズルベーン）と、複数の副ノズルベーン２４ｂ（副ノズルベーン）と、結合部材２４ｃと、駆動機構２４ｄとを備えている。
ここでは、図１〜図４を参照して、可変容量装置２４の説明を行う。
図２は、主ノズルベーン２４ａ、副ノズルベーン２４ｂ及び結合部材２４ｃを軸部４側から見た正面図である。なお、図２においては、視認性を良くするために、主ノズルベーン２４ａ、副ノズルベーン２４ｂ及び結合部材２４ｃと、後述する回動軸２４ｈ及び連結部材２４ｋのみを図示しており、主ノズルベーン２４ａの回動角度θが最大である場合を示している。なお、図３は、主ノズルベーン２４ａの回動角度θが最小である場合を示している。
図４は、１組の主ノズルベーン２４ａ、副ノズルベーン２４ｂ及び結合部材２４ｃを示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。 The variable capacity device 24 includes a plurality of main nozzle vanes 24a (nozzle vanes), a plurality of sub nozzle vanes 24b (sub nozzle vanes), a coupling member 24c, and a drive mechanism 24d.
Here, the variable capacitance device 24 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a front view of the main nozzle vane 24a, the sub nozzle vane 24b, and the coupling member 24c as viewed from the shaft portion 4 side. In FIG. 2, only the main nozzle vane 24a, the sub nozzle vane 24b, and the coupling member 24c, and a rotating shaft 24h and a connecting member 24k, which will be described later, are shown in order to improve visibility. The case where the moving angle θ is the maximum is shown. FIG. 3 shows a case where the rotation angle θ of the main nozzle vane 24a is the minimum.
4A and 4B are diagrams showing a set of main nozzle vane 24a, sub nozzle vane 24b and coupling member 24c, where FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view.

主ノズルベーン２４ａは、回動角度が調節可能に構成されており、図２に示すように、環状に形成された排気ガス流路２７に沿って円周状に等間隔で配列されている。すなわち、本実施形態の可変容量タービン２は、回動角度が調節可能な主ノズルベーン２４ａを、タービンインペラ２１周りに複数備えている。   The main nozzle vanes 24a are configured such that the rotation angle can be adjusted, and are arranged circumferentially at equal intervals along the exhaust gas passage 27 formed in an annular shape, as shown in FIG. In other words, the variable capacity turbine 2 of the present embodiment includes a plurality of main nozzle vanes 24 a whose rotation angle can be adjusted around the turbine impeller 21.

副ノズルベーン２４ｂは、排気ガスの流れ方向において主ノズルベーン２４ａと同一幅とされ、長さが主ノズルベーン２４ａよりも短いノズルベーンであり、主ノズルベーン２４ａの負圧面Ｓ側に結合部材２４ｃを介して接続されている。この副ノズルベーン２４ｂは、上記負圧面Ｓから離間して配置されており、主ノズルベーン２４ａと同様に主ノズルベーン２４ａ間を流れる排気ガスに対する抵抗を低減させるために翼形状とされている。   The sub nozzle vane 24b has the same width as the main nozzle vane 24a in the exhaust gas flow direction and is shorter than the main nozzle vane 24a, and is connected to the negative pressure surface S side of the main nozzle vane 24a via a coupling member 24c. ing. The sub nozzle vane 24b is disposed away from the negative pressure surface S, and has a blade shape in order to reduce resistance to exhaust gas flowing between the main nozzle vanes 24a in the same manner as the main nozzle vane 24a.

そして、本実施形態の可変容量タービン２において副ノズルベーン２４ｂは、結合部材２４ｃによって主ノズルベーン２４ａと接続されることによって、主ノズルベーン２４ａの回動に伴って回動（移動）するように構成されている。
より詳細には、副ノズルベーン２４ｂは、図２に示すように、主ノズルベーン２４ａの回動角度θが最大である場合（主ノズルベーン２４ａ間の開度が最大である場合）に、主ノズルベーン２４ａ間に配置されるように構成されている。また、副ノズルベーン２４ｂは、図３に示すように、主ノズルベーン２４ａの回動角度θが最小である場合（主ノズルベーン２４ａ間の開度が最小である場合）に、主ノズルベーン２４ａ間に形成される流路の上流側に配置されるように構成されている。 In the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, the sub nozzle vane 24b is connected to the main nozzle vane 24a by the coupling member 24c, so that it rotates (moves) as the main nozzle vane 24a rotates. Yes.
More specifically, as shown in FIG. 2, the sub nozzle vane 24b is arranged between the main nozzle vanes 24a when the rotation angle θ of the main nozzle vane 24a is maximum (when the opening between the main nozzle vanes 24a is maximum). It is comprised so that it may be arrange | positioned. Further, as shown in FIG. 3, the sub nozzle vane 24b is formed between the main nozzle vanes 24a when the rotation angle θ of the main nozzle vane 24a is minimum (when the opening between the main nozzle vanes 24a is minimum). It is comprised so that it may be arrange | positioned in the upstream of a flow path.

結合部材２４ｃは、主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂとを結合することによって接続するものである。この場合、副ノズルベーン２４ｂ、結合部材２４ｃは、主ノズルベーン２４ａと一体的に、回動軸２４ｈを中心として回転するよう構成されている。そして、本実施形態の可変容量タービン２において結合部材２４ｃは、主ノズルベーン２４ａ間に形成される流路の幅方向における端部（図１に示すリング部材２６側の端部）に配置されている。また、結合部材２４ｃのタービンシュラウド２２側の面２４ｃ１（すなわち排気ガスと接触する面）は、排気ガスに対する抵抗が低減されるように翼面形状とされている。   The coupling member 24c connects the main nozzle vane 24a and the sub nozzle vane 24b by coupling them. In this case, the sub nozzle vane 24b and the coupling member 24c are configured to rotate about the rotation shaft 24h integrally with the main nozzle vane 24a. In the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, the coupling member 24c is disposed at the end in the width direction of the flow path formed between the main nozzle vanes 24a (the end on the ring member 26 side shown in FIG. 1). . Further, a surface 24c1 on the turbine shroud 22 side of the coupling member 24c (that is, a surface in contact with the exhaust gas) has a blade surface shape so as to reduce resistance to the exhaust gas.

なお、当然のことながら、副ノズルベーン２４ｂ及び結合部材２４ｃは、自らが接続される主ノズルベーン２４ａと異なる主ノズルベーン２４ａと干渉しないような形状及び配置とされている。
また、主ノズルベーン２４ａ、副ノズルベーン２４ｂ及び結合部材２４ｃは、例えば、鋳物として一体形成することができる。また、主ノズルベーン２４ａ、副ノズルベーン２４ｂ及び結合部材２４ｃは、溶接により接合しても良い。 As a matter of course, the sub nozzle vane 24b and the connecting member 24c are shaped and arranged so as not to interfere with the main nozzle vane 24a different from the main nozzle vane 24a to which the sub nozzle vane 24b and the coupling member 24c are connected.
Moreover, the main nozzle vane 24a, the sub nozzle vane 24b, and the coupling member 24c can be integrally formed as a casting, for example. Further, the main nozzle vane 24a, the sub nozzle vane 24b and the coupling member 24c may be joined by welding.

駆動機構２４ｄは、主ノズルベーン２４ａを回動させるものであり、ピストン２４ｅと、駆動軸２４ｆと、駆動リング２４ｇと、回動軸２４ｈと、連結部材２４ｉ〜２４ｋとを備えている。
ピストン２４ｅは、主ノズルベーン２４ａを回動させるための動力を発生するものであり、タービンケーシング２３の外部に配置されている。
駆動軸２４ｆは、連結部材２４ｉを介してピストン２４ｅと接続されており、ピストン２４ｅから動力を伝達されることによって回転する。この駆動軸２４ｆは、タービンケーシング２３を貫通してタービンケーシング２３の内部に挿通されている。
駆動リング２４ｇは、連結部材２４ｊを介して駆動軸２４ｆと接続されるリング部材であり、駆動リング２４ｇから動力を伝達されることによって、タービンインペラ２１の回転軸を中心として回動する。
回動軸２４ｈは、各主ノズルベーン２４ａに接続されており、連結部材２４ｋを介して駆動リング２４ｇと接続されている。そして、回動軸２４ｈは、駆動リング２４ｇから動力を伝達されることによって、主ノズルベーン２４ａを回動させる。なお、回動軸２４ｈは、タービンシュラウド２２を貫通して配置されている。 The drive mechanism 24d rotates the main nozzle vane 24a, and includes a piston 24e, a drive shaft 24f, a drive ring 24g, a rotation shaft 24h, and connecting members 24i to 24k.
The piston 24 e generates power for rotating the main nozzle vane 24 a and is disposed outside the turbine casing 23.
The drive shaft 24f is connected to the piston 24e via the connecting member 24i, and rotates when power is transmitted from the piston 24e. The drive shaft 24 f passes through the turbine casing 23 and is inserted into the turbine casing 23.
The drive ring 24g is a ring member that is connected to the drive shaft 24f via the connecting member 24j, and rotates about the rotation shaft of the turbine impeller 21 by transmitting power from the drive ring 24g.
The rotating shaft 24h is connected to each main nozzle vane 24a, and is connected to the drive ring 24g via a connecting member 24k. The rotation shaft 24h rotates the main nozzle vane 24a by transmitting power from the drive ring 24g. The rotating shaft 24h is disposed through the turbine shroud 22.

このように構成された本実施形態の可変容量タービン２においては、図２に示すように、主ノズルベーン２４ａの回動角度θが最大である場合（主ノズルベーン２４ａ間の開度が最大である場合）に、副ノズルベーン２４ｂが、主ノズルベーン２４ａ間に配置される。つまり、従来は一つの流路であった主ノズルベーン２４ａ間の流路が、副ノズルベーン２４ｂによってタービンインペラ２１の半径方向に分割される。
このため、主ノズルベーン２４ａ間を流れる排気ガスには、主ノズルベーン２４ａ間による整流作用に加えて、副ノズルベーン２４ｂによる整流作用が働く。このため、本実施形態の可変容量タービン２によれば、タービンインペラ２１に供給される排気ガスに対して、従来よりも強く整流作用が働く。この結果、主ノズルベーン２４ａの表面からの排気ガスの剥離を抑制することが可能となる。 In the variable capacity turbine 2 of the present embodiment configured as described above, as shown in FIG. 2, when the rotation angle θ of the main nozzle vane 24a is maximum (when the opening between the main nozzle vanes 24a is maximum). ), The sub nozzle vane 24b is disposed between the main nozzle vanes 24a. That is, the flow path between the main nozzle vanes 24a, which has conventionally been one flow path, is divided in the radial direction of the turbine impeller 21 by the sub nozzle vanes 24b.
For this reason, in addition to the rectification effect | action between the main nozzle vane 24a, the rectification effect | action by the sub nozzle vane 24b acts on the exhaust gas which flows between the main nozzle vane 24a. For this reason, according to the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, the rectifying action acts more strongly on the exhaust gas supplied to the turbine impeller 21 than before. As a result, it is possible to suppress the separation of the exhaust gas from the surface of the main nozzle vane 24a.

なお、副ノズルベーン２４ｂを備えずに主ノズルベーン２４ａのみの可変容量タービン（すなわち従来の可変容量タービン）と、本実施形態の可変容量タービン２とに対する流体解析を行った結果、従来の可変容量タービンにおいては排気ガスの流れが主ノズルベーンから剥離したが、同一条件において本実施形態の可変容量タービン２では排気ガスの流れが剥離することはなかった。   In addition, as a result of performing fluid analysis on the variable capacity turbine having only the main nozzle vane 24a without the sub nozzle vane 24b (that is, the conventional variable capacity turbine) and the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, Although the exhaust gas flow separated from the main nozzle vane, the exhaust gas flow did not separate in the variable capacity turbine 2 of the present embodiment under the same conditions.

また、本実施形態の可変容量タービン２においては、副ノズルベーン２４ｂは、主ノズルベーン２４ａの負圧面Ｓ側に接続されている。
一般的に流体の剥離は、翼の負圧面において発生する。事実、上記流体解析の結果では、従来の可変容量タービンでは、主ノズルベーン２４ａの負圧面側で流体の剥離が生じていた。
このため、上述のように、副ノズルベーン２４ｂを主ノズルベーン２４ａの負圧面Ｓ側に配置することによって、副ノズルベーン２４ｂによる整流作用を流体が剥離しやすい領域に特に強く働かせることができるため、より確実に排気ガスの剥離を抑制することができる。 Moreover, in the variable capacity turbine 2 of this embodiment, the sub nozzle vane 24b is connected to the negative pressure surface S side of the main nozzle vane 24a.
Generally, fluid separation occurs on the suction surface of the blade. In fact, as a result of the fluid analysis, in the conventional variable capacity turbine, fluid separation occurred on the suction surface side of the main nozzle vane 24a.
For this reason, as described above, by arranging the sub nozzle vane 24b on the negative pressure surface S side of the main nozzle vane 24a, the rectifying action by the sub nozzle vane 24b can be particularly strongly applied to the region where the fluid is easily peeled off. In addition, exfoliation of the exhaust gas can be suppressed.

また、本実施形態の可変容量タービン２では、主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂとが結合部材２４ｃによって結合されることによって接続されている。
このため、主ノズルベーン２４ａが駆動機構２４ｄによって回動されると、副ノズルベーン２４ａも主ノズルベーン２４ａの回動に伴って回動される。
つまり、主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂとが結合部材２４ｃで結合されることによって、副ノズルベーン２４ｂを容易に回動させることが可能となる。 Further, in the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, the main nozzle vane 24a and the sub nozzle vane 24b are connected by being coupled by the coupling member 24c.
For this reason, when the main nozzle vane 24a is rotated by the drive mechanism 24d, the sub nozzle vane 24a is also rotated along with the rotation of the main nozzle vane 24a.
That is, the main nozzle vane 24a and the sub nozzle vane 24b are coupled by the coupling member 24c, so that the sub nozzle vane 24b can be easily rotated.

また、本実施形態の可変容量タービン２では、結合部材２４ｃが主ノズルベーン２４ａ間に形成される流路の幅方向における端部に配置されている。
このため、結合部材２４ｃの片側面のみが排気ガスと接触することなり、結合部材の両側面に排気ガスが接触する場合と比較して、抵抗を低減させることが可能となる。 Moreover, in the variable capacity turbine 2 of this embodiment, the coupling member 24c is arrange | positioned in the edge part in the width direction of the flow path formed between the main nozzle vanes 24a.
For this reason, only one side surface of the coupling member 24c comes into contact with the exhaust gas, and the resistance can be reduced as compared with the case where the exhaust gas comes into contact with both side surfaces of the coupling member.

また、本実施形態の可変容量タービン２では、結合部材２４ｃのタービンシュラウド２２側の面２４ｃ１（すなわち排気ガスと接触する面）が翼面形状とされている。このため、排気ガスに対する抵抗をより低減することができる。   Further, in the variable capacity turbine 2 of the present embodiment, the surface 24c1 (that is, the surface in contact with the exhaust gas) on the turbine shroud 22 side of the coupling member 24c has a blade surface shape. For this reason, the resistance to the exhaust gas can be further reduced.

また、本実施形態の可変容量タービン２では、図３に示すように、副ノズルベーン２４ｂが、主ノズルベーン２４ａの回動角度θが最小である場合（主ノズルベーン２４ａ間の開度が最小である場合）に、主ノズルベーン２４ａ間に形成される流路の上流側に配置される。つまり、主ノズルベーン２４ａ間に流れ込む排気ガスがその上流側で一旦整流されることなる。
このため、排気ガスの整流作用をより高めることが可能となり、より効率的にタービンインペラ２１を回転駆動させることが可能となる。 Moreover, in the variable capacity turbine 2 of this embodiment, as shown in FIG. 3, when the sub nozzle vane 24b has the minimum rotation angle θ of the main nozzle vane 24a (when the opening between the main nozzle vanes 24a is minimum). ) In the upstream side of the flow path formed between the main nozzle vanes 24a. That is, the exhaust gas flowing between the main nozzle vanes 24a is once rectified on the upstream side.
For this reason, it is possible to further enhance the rectifying action of the exhaust gas, and it is possible to drive the turbine impeller 21 more efficiently.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment is omitted or simplified.

図５は、本実施形態の可変容量タービンが備える主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂの拡大図である。
この図に示すように、本実施形態の可変容量タービンにおいては、主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂとが２つのリンク機構５によって接続されている。 FIG. 5 is an enlarged view of the main nozzle vane 24a and the sub nozzle vane 24b provided in the variable capacity turbine of the present embodiment.
As shown in this figure, in the variable capacity turbine of the present embodiment, a main nozzle vane 24 a and a sub nozzle vane 24 b are connected by two link mechanisms 5.

リンク機構５は、主ノズルベーン２４ｂの回動に伴って副ノズルベーン２４ｂが直動するように主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂとを接続している。
より詳細には、リンク機構５が備えるリンク棒からリング部材２６方向に突出するピン５ａが、リング部材２６に設けられた直線状のガイド溝５ｂに摺動可能に嵌合されており、主ノズルベーン２４ａの回動によってピン５ａがガイド溝５ｂに沿って移動することによって、副ノズルベーン２４ｂが直線状に移動する。 The link mechanism 5 connects the main nozzle vane 24a and the sub nozzle vane 24b so that the sub nozzle vane 24b moves linearly with the rotation of the main nozzle vane 24b.
More specifically, a pin 5a that protrudes in the direction of the ring member 26 from a link rod provided in the link mechanism 5 is slidably fitted in a linear guide groove 5b provided in the ring member 26, and the main nozzle vane. As the pin 5a moves along the guide groove 5b by the rotation of 24a, the sub nozzle vane 24b moves linearly.

このような構成を有する本実施形態の可変容量タービンによれば、主ノズルベーン２４ａ間の開度に応じて、主ノズルベーン２４ａと副ノズルベーン２４ｂとの相対的な位置関係を変化させることができる。
このため、主ノズルベーン２４ａ間の開度に応じて、副ノズルベーン２４ｂを最適な位置に配置することが可能となる。 According to the variable capacity turbine of the present embodiment having such a configuration, the relative positional relationship between the main nozzle vane 24a and the sub nozzle vane 24b can be changed according to the opening between the main nozzle vanes 24a.
For this reason, according to the opening degree between the main nozzle vanes 24a, it becomes possible to arrange | position the sub nozzle vane 24b in an optimal position.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した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設計要求等に基づき種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、副ノズルベーン２４ｂが１つの主ノズルベーン２４ａに対して１つ設けられた構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの主ノズルベーン２４ａに対して、複数の副ノズルベーン２４ｂが設けられても良い。
この際、複数の副ノズルベーン２４ｂは、主ノズルベーン２４ａの翼面に対する法線方向に配列されても良いし、排気ガスの流れ方向に配列されても良い。 For example, in the embodiment described above, the configuration in which one sub nozzle vane 24b is provided for one main nozzle vane 24a has been described.
However, the present invention is not limited to this, and a plurality of sub nozzle vanes 24b may be provided for one main nozzle vane 24a.
At this time, the plurality of sub nozzle vanes 24b may be arranged in the normal direction to the blade surface of the main nozzle vane 24a, or may be arranged in the flow direction of the exhaust gas.

また、上記実施形態においては、副ノズルベーン２４ｂが、主ノズルベーン２４ａの負圧面Ｓ側に接続される構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、主ノズルベーン２４ａの正圧面側に副ノズルベーン２４ｂを接続しても良い。 Moreover, in the said embodiment, the sub nozzle vane 24b demonstrated the structure connected to the negative pressure surface S side of the main nozzle vane 24a.
However, the present invention is not limited to this, and the sub nozzle vane 24b may be connected to the pressure surface side of the main nozzle vane 24a.

また、上記実施形態においては、１つの結合部材２４ｃによって１つの主ノズルベーン２４ａと１つの副ノズルベーン２４ｂとが接続される構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の結合部材によって１つの結合部材２４ｃによって１つの主ノズルベーン２４ａと１つの副ノズルベーン２４ｂとを接続しても良い。
また、結合部材２４ｃの形状は任意であり、例えばピン形状であっても良い。さらに結合部材２４ｃは、主ノズルベーン２４ａ間に形成される流路の端部ではなく、中央部に配置しても良い。 In the above-described embodiment, the configuration in which one main nozzle vane 24a and one sub nozzle vane 24b are connected by one coupling member 24c has been described.
However, the present invention is not limited to this, and one main nozzle vane 24a and one sub nozzle vane 24b may be connected by one coupling member 24c by a plurality of coupling members.
Further, the shape of the coupling member 24c is arbitrary, and may be, for example, a pin shape. Further, the coupling member 24c may be disposed not at the end of the flow path formed between the main nozzle vanes 24a but at the center.

また、上記実施形態においては、全ての主ノズルベーン２４ａに対して副ノズルベーン２４ｂが設けられた構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれかの主ノズルベーン２４ａが副ノズルベーン２４ｂを設けない構成を採用することもできる。 Moreover, in the said embodiment, the structure by which the sub nozzle vane 24b was provided with respect to all the main nozzle vanes 24a was demonstrated.
However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which any of the main nozzle vanes 24a does not include the sub nozzle vane 24b may be employed.

また、上記実施形態においては、可変容量タービンが過給機に搭載された例について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の可変容量タービンは、他のタービン（発電用のタービン等）に用いることも可能である。 Moreover, in the said embodiment, the example in which the variable capacity turbine was mounted in the supercharger was demonstrated.
However, the present invention is not limited to this, and the variable capacity turbine of the present invention can be used for other turbines (such as a turbine for power generation).

また、結合部材２４ｃの表面２４ｃ１の形状は任意であり、例えば、平板状やピン状であっても良い。ただし、排気ガスに対する抵抗をより低減することを考慮すると、平面視（図４（ａ）における視認方向）において円弧など（円滑な曲面状）であるとより好ましく、さらには上記実施形態のように翼面形状であることが好ましい。   Further, the shape of the surface 24c1 of the coupling member 24c is arbitrary, and may be, for example, a flat plate shape or a pin shape. However, in consideration of further reducing the resistance to the exhaust gas, it is more preferable to have an arc or the like (smooth curved surface) in a plan view (viewing direction in FIG. 4A), and further, as in the above embodiment. A blade surface shape is preferred.

２……可変容量タービン、２１……タービンインペラ、２４ａ……主ノズルベーン（ノズルベーン）、２４ｂ……副ノズルベーン、２４ｃ……結合部材、５……リンク機構、Ｓ……負圧面   2 ... Variable capacity turbine, 21 ... Turbine impeller, 24a ... Main nozzle vane (nozzle vane), 24b ... Sub nozzle vane, 24c ... Connecting member, 5 ... Link mechanism, S ... Negative pressure surface

Claims (6)

回動角度が調整可能なノズルベーンをタービンインペラ周りに複数備える可変容量タービンであって、
前記ノズルベーンに接続されて該ノズルベーンの回動に伴って移動すると共に、少なくとも複数の前記ノズルベーン間の開度が最大である場合に当該ノズルベーン間に配置される副ノズルベーンを備えることを特徴とする可変容量タービン。 A variable capacity turbine including a plurality of nozzle vanes around the turbine impeller capable of adjusting a rotation angle,
A variable nozzle comprising: a sub nozzle vane that is connected to the nozzle vane and moves with the rotation of the nozzle vane, and is disposed between the nozzle vanes when the opening degree between the nozzle vanes is at a maximum. Capacity turbine. 前記副ノズルベーンは、前記ノズルベーンの負圧面側に接続されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量タービン。   The variable capacity turbine according to claim 1, wherein the sub nozzle vane is connected to a suction surface side of the nozzle vane. 前記ノズルベーンと前記副ノズルベーンとを結合する結合部材を備え、
前記結合部材は、前記ノズルベーン間に形成される流路の幅方向における端部に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の可変容量タービン。 A coupling member for coupling the nozzle vane and the sub nozzle vane;
The variable capacity turbine according to claim 1, wherein the coupling member is arranged at an end portion in a width direction of a flow path formed between the nozzle vanes. 前記ノズルベーンと前記副ノズルベーンとを結合する結合部材を備え、
前記結合部材は、流体と接触する面が翼面形状とされていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の可変容量タービン。 A coupling member for coupling the nozzle vane and the sub nozzle vane;
The variable capacity turbine according to claim 1, wherein a surface of the coupling member that contacts the fluid has a blade surface shape. 前記ノズルベーンと前記副ノズルベーンとを接続するリンク機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載の可変容量タービン。   The variable capacity turbine according to claim 1, further comprising a link mechanism that connects the nozzle vane and the sub nozzle vane. 前記副ノズルベーンは、少なくとも複数の前記ノズルベーン間の開度が最小である場合に、前記ノズルベーン間に形成される流路の上流側に配置されることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の可変容量タービン。   The said sub nozzle vane is arrange | positioned in the upstream of the flow path formed between the said nozzle vanes, when the opening degree between the said several nozzle vanes is the minimum. The variable capacity turbine described.
JP2009215787A 2009-09-17 2009-09-17 Variable capacity turbine Pending JP2011064146A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009215787A JP2011064146A (en) 2009-09-17 2009-09-17 Variable capacity turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009215787A JP2011064146A (en) 2009-09-17 2009-09-17 Variable capacity turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011064146A true JP2011064146A (en) 2011-03-31

Family

ID=43950642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009215787A Pending JP2011064146A (en) 2009-09-17 2009-09-17 Variable capacity turbine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011064146A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8931324B2 (en) 2010-06-21 2015-01-13 Horiba, Ltd. Automatic torque calibration device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8931324B2 (en) 2010-06-21 2015-01-13 Horiba, Ltd. Automatic torque calibration device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10125793B2 (en) Centrifugal compressor
US9618005B2 (en) Variable nozzle unit and variable-geometry turbocharger
JP6025961B2 (en) Turbine blade
US20140248137A1 (en) Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger
US10364689B2 (en) Expansion turbine and turbocharger
WO2006080055A1 (en) Turbofan engine
US9745859B2 (en) Radial-inflow type axial flow turbine and turbocharger
US8845280B2 (en) Blades
US9903379B2 (en) Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger
JP6195308B2 (en) Axial-flow turbine labyrinth seal device and exhaust gas turbocharger equipped with the same
US10233828B2 (en) Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger
JP5440390B2 (en) Seal structure and variable capacity turbocharger
JP2019007478A (en) Rotor blade tip
US9175574B2 (en) Guide vane with a winglet for an energy converting machine and machine for converting energy comprising the guide vane
WO2017203962A1 (en) Supercharger
JP6651404B2 (en) Turbo machinery
JP2011064146A (en) Variable capacity turbine
CN108026831B (en) Variable nozzle unit and variable displacement supercharger
JP2014234713A (en) Radial turbine and supercharger
JP2014234803A (en) Variable displacement turbine and variable displacement supercharger
JP7130675B2 (en) Turbine rotor blade, turbocharger, and turbine rotor blade manufacturing method
WO2011015908A1 (en) Variable geometry turbine
US11835057B2 (en) Impeller of centrifugal compressor, centrifugal compressor, and turbocharger
JP2009215897A (en) Gas turbine engine
JP5338379B2 (en) Variable capacity turbine and turbocharger