JP2011106276A - 可変容量型過給機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノズルサイドクリアランスを通過する排気の量を低減する。
【解決手段】可変容量型過給機10は、そのタービンホイール12の外周部に環状の排気流路17を形成するノズルプレート13a,13bを備え、同ノズルプレートに回動可能に軸支された複数のノズルベーン14を備える。ノズルプレートはその壁面に、ノズルベーンより上記排気流路に流入する排気の上流側に溝部131,132を備え、これによりノズルプレートの壁面近傍を流れる排気の方向は、排気が溝部を通過する際に形成される渦流31,32により、同壁面から離れ上記ノズルベーンの中央部に近づく向きへと変更される。ノズルプレートの壁面近傍を流れる排気がノズルサイドクリアランス21,22を通過する量が低減され、ノズルベーンによって増速される量が増加され、過給効率が向上する。また、クリアランス量を低減することがないため、ノズルベーンの摺動抵抗が増加しない。
【選択図】図3

Description

本発明は、内燃機関に用いられる可変容量型過給機に関する。
従来から知られる可変容量型過給機の一つは、図11の(A)〜(C)に示したように、複数のノズルベーン14を備える。この複数のノズルベーン14は、タービンホイールの外周において環状の排気流路を構成する流路構成部材(例えば、ノズルプレート及び/又はタービンハウジングの一部)13a,13bに対して回転軸14aの周りに回動可能に軸支され、機関の運転状態に応じて回動させられるようになっている。複数のノズルベーン14が回動させられると、互いに隣接するノズルベーン間に形成される排気流路の断面積が変化する。従って、「ノズルベーン間に形成される排気流路の断面積が最も小さくなる部分」であるノズルスロート14bの面積が同様に変化する。これにより、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速が変化する。その結果、タービンホイールの回転速度が調整されるので、機関の運転状態に応じた効率の良い過給が行われ得る。このような可変容量型過給機は、可変ノズル式過給機とも称呼される。
上記可変ノズル式過給機において、流路構成部材13a,13bは高温(例えば、800℃前後)の排気に曝される。従って、流路構成部材13a,13bは、排気によりもたらされる熱によって変形し又は膨張する。流路構成部材13a,13bに熱変形や熱膨張が生じると、ノズルベーン14と流路構成部材13a,13bとの当接量が増大し、従って、ノズルベーン14と流路構成部材13a又は13bとの間の摺動抵抗が大きくなる。その結果、ノズルベーン14は回動させられ難くなる。
この問題に対処するため、図11の(B)及び(C)に示したように、各ノズルベーン14と流路構成部材13a又は13bとの間に一定の隙間であるノズルサイドクリアランス21,22が設けられている。より詳細には、ノズルベーン14は、その回転軸14aの軸方向端部における部分が流路構成部材13a,13bの排気流路を形成する壁面と所定の間隙(ノズルサイドクリアランス)21,22を有するように構成されている。このノズルサイドクリアランス21,22により、流路構成部材13a,13bに熱変形や熱膨張が生じた場合であっても、ノズルベーン14と流路構成部材13a,13bとの間に隙間が確保される。従って、ノズルベーン14を回動させる際に摺動抵抗は増大しないので、ノズルベーン14を容易に回動させることができる。
ところが、ノズルサイドクリアランス21,22を設けると、図11の矢印B1,B2により示したように、タービンホイールに供給される排気の一部がノズルサイドクリアランス21,22を通過する。この結果、ノズルベーン14を回動させることによりノズルスロート14bの面積を減少させた場合であっても、排気が増速されないままタービンホイールへと導かれてしまうという新たな問題が生じる。
そこで、ノズルサイドクリアランス21,22に弾性体からなるガスケットを配設することにより、ノズルサイドクリアランス21,22を通過する排気の量を低減する提案がなされている(例えば、特許文献1を参照。)。しかしながら、ノズルサイドクリアランス21,22にガスケットを配設すると、ノズルベーン14と流路構成部材13a又は13bとの間の隙間が実質的に小さくなる。このため、ガスケットが弾性体からなるとはいえども、ノズルベーン回動時の摺動抵抗が増大するから、ノズルベーン14が回動させられ難くなる。その結果、ノズルベーン14を回動するための駆動力を大きくしなければならない。
特開2000−265845号公報
本発明は上記の問題を解決するためになされた発明であり、その目的の一つはノズルサイドクリアランスのクリアランス量を低減することなく、ノズルサイドクリアランスを通過する排気の量を低減することができる可変容量型過給機を提供することにある。
具体的に述べると、本発明の可変容量型過給機は、
内燃機関からの排気が供給されることにより駆動させられるタービンホイールと、
互いに対向する一対の平行な壁面を備えるとともに同一対の壁面により「前記タービンホイールに前記排気を供給するための排気流路であって同タービンホイールの外周部に環状に形成される排気流路」を構成する流路構成部材と、
前記排気流路内において前記一対の壁面と直交する回転軸周りに回動可能に軸支され前記流路構成部材に対して所定の回動範囲内において回動させられることにより同排気流路の流路断面積を変更する複数のノズルベーンと、
を備え、前記排気流路に流入した後に前記タービンホイールに供給される排気の流速を前記複数のノズルベーンにより変更するように構成されている。
更に、本発明の可変容量型過給機において、
前記ノズルベーンは、前記回転軸の軸方向両端部における部分のそれぞれが前記流路構成部材の前記一対の壁面のそれぞれと所定の間隙(ノズルサイドクリアランス)を有するように構成され、
前記流路構成部材には、前記ノズルベーンよりも前記排気の流れる方向に対して上流側の位置に、前記排気流路に流入した排気のうち「前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気」の向きを「同少なくとも一方の壁面から離れる向き」であって「前記ノズルベーンの前記回転軸の軸方向中央部に近づく向き」に変更する排気流方向変更手段を備える。排気流方向変更手段は、前記流路構成部材の前記一対の壁面の両方に設けられていてもよく、何れか一方の壁面のみに設けられていてもよい。
これによれば、ノズルベーンと流路構成部材との間には間隙(ノズルサイドクリアランス)が形成される。更に、前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気の向きは、「ノズルベーンよりも排気の上流側位置に備えられた排気流方向変更手段」により、「その少なくとも一方の壁面から離れる向きであってノズルベーンの回転軸方向の中央部に近づく向き」に変更させられる。
この結果、本発明の可変容量型過給機は、ノズルサイドクリアランスによりノズルベーンを回動する際の摺動抵抗が増加しないので、ノズルベーンを回動するための駆動力を大きくする必要がなく、且つ、ノズルサイドクリアランスを通過する排気の量を減少させるとともにノズルベーンにより形成されるノズルスロートを通過する排気の量を増加させることができる。従って、この可変容量型過給機は、ノズルサイドクリアランスを設けながらも、ノズルベーンによって増速される排気の量を増加させることができるので、常に効率良く過給を行うことができる。
前記排気流方向変更手段は、
前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方に形成された凹部又は凸部であることが望ましい。この凹部又は凸部は、前記複数のノズルベーンのそれぞれに対して設けられていてもよいが、前記複数のノズルベーンのうちの少なくとも一つ以上に対して設けられていればよい。
これによれば、凹部又は凸部が、前記一対の壁面の少なくとも一方であって前記ノズルベーンよりも前記排気の上流側位置に形成される。従って、前記環状の排気流路に流入した排気のうち前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気は、この凹部又は凸部を通過する際に渦流を発生させる(図3の(B)における渦流31,32を参照。)。この渦流により、前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気の向きは、前記少なくとも一方の壁面から離れる向きであって前記ノズルベーンの前記回転軸の軸方向中央部に近づく向きに変更させられる(図3の(B)の矢印B1,B2を参照。)。この結果、ノズルサイドクリアランス量を低減させることなく、ノズルサイドクリアランスを通過する排気の量を簡単な構成により容易に低減することができる。
前記凹部又は凸部は、長手軸と短手軸とを有するとともに、前記複数のノズルベーンが前記回動範囲内において前記排気流路の流路断面積(ノズルスロート面積)を最小にするように回動された状態において同長手軸が同複数のノズルベーンのうちの一つの前記排気の上流側の面と略平行となるように形成され得る。
このように、前記排気流方向変更手段が凹部である場合その凹部は長手軸を有する溝状に形成され、前記排気流方向変更手段が凸部である場合その凸部は長手軸を有する突起状に形成され得る。そして、いずれの場合においても、その長手軸は、複数のノズルベーンが流路断面積を最小にするように回動されている状態において、その複数のノズルベーンの一つの「排気が流れる方向に対して上流側の面(前記環状の排気流路に流入した排気が衝突するノズルベーンの面、排気衝突面)」と略平行となっている。
このように構成される凹部又は凸部によれば、複数のノズルベーンが上記流路面積を最小とするように回動されている状態である場合(即ち、過給効率に対するノズルサイドクリアランスからの排気の漏れの影響が最大になる場合)において、前記壁面に沿って流れる排気であって同凹部又は凸部を通過する排気を、その凹部又は凸部に対して排気が流れる方向に対して下流側位置にあるノズルベーンの前記排気衝突面に精度良く向けることができる。この結果、ノズルサイドクリアランスからの排気の漏れに起因する過給効率の低下をより確実に回避することができる。
更に、前記排気流方向変更手段は、前記排気流路に流入した排気のうち前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気の流れの向きを表す成分のうち、前記複数のノズルベーンが前記回動範囲内において前記流路断面積を最小にするように回動されたときに同複数のノズルベーンにより形成される排気の流れの向きを表す成分、が増大するように、同壁面に沿って流れる排気の向きを変更するように構成されることが好ましい。
上述したように、前記排気流方向変更手段は、ノズルサイドクリアランスを通過する排気の量が減少するように、前記環状の排気通路外から同環状の排気通路内へと流入した排気であって「前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気」の流れの向きを変更する。加えて、上記構成を有する排気流方向変更手段は、その壁面に沿って流れる排気の向きが「複数のノズルベーンのうちの互いに隣接するノズルベーン間に形成されるノズルスロートであって、その面積が最小のノズルスロート」により形成される排気の流れの向きに近づくように、その壁面に沿って流れる排気の向きをノズルベーンの上流側の部分において変更する。これにより、ノズルサイドクリアランスを通過する排気の量をより低減することができる。
本発明の第1実施形態に係る可変容量型過給機のタービン部の部分断面図である。 図1に示した可変容量型過給機のタービンホイールの外周に配置されるノズルベーン及びノズルプレート等の斜視図である。 図1に示したノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合における図であって、(A)はノズルベーン及び流路構成部材の平面図、(B)は(A)の1−1線に沿った平面にてノズルベーン及び流路構成部材を切断した断面図、(C)はノズルベーン及び流路構成部材の斜視図である。 本発明の第1実施形態の変形例に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合における図であって、(A)はノズルベーン及び流路構成部材の平面図、(B)は(A)の2−2線に沿った平面にてノズルベーン及び流路構成部材を切断した断面図、(C)はノズルベーン及び流路構成部材の斜視図である。 (A)は本発明の第1実施形態の別の変形例に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合におけるノズルベーン及び排気流方向変更手段の平面図、(B)は本発明の第1実施形態の更に別の変形例に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合におけるノズルベーン及び排気流方向変更手段の平面図である。 本発明の第2実施形態に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合における図であって、(A)はノズルベーン及び流路構成部材の平面図、(B)は(A)の3−3線に沿った平面にてノズルベーン及び流路構成部材を切断した断面図である。 本発明の第2実施形態に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最大にするように回動させられた場合における図であって、(A)はノズルベーン及び流路構成部材の平面図、(B)は(A)の4−4線に沿った平面にてノズルベーン及び流路構成部材を切断した断面図である。 本発明の第2実施形態に係る可変容量型過給機の流路構成部材に排気流方向変更手段を設ける製造方法の一例の製造手順を示した図であって、その製造手順における流路構成部材の側面を(A)〜(D)の順に段階的に示した側面図である。 本発明の第3実施形態に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合における、ノズルベーン及び流路構成部材の平面図である。 本発明の第4実施形態に係る可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合における、ノズルベーン及び流路構成部材の平面図である。 従来の可変容量型過給機のノズルベーンがノズルスロートの面積を最小にするように回動させられた場合における図であって、(A)はノズルベーン及び流路構成部材の平面図、(B)は(A)の5−5線に沿った平面にてノズルベーン及び流路構成部材を切断した断面図、(C)はノズルベーン及び流路構成部材の斜視図である。
以下、本発明による可変容量型過給機の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る可変容量型過給機(以下、「第1過給機」とも称呼する。)は、図示しない内燃機関(例えば、4気筒ディーゼルエンジン)に適用されている。第1過給機10は、図示しないコンプレッサ部、図1に示したタービン部10A及び図1に示したシャフト部10Bを備える。第1過給機10は良く知られた可変ノズル式過給機と同種の可変容量型過給機である。
図1に示したように、第1過給機10のタービン部10Aは、タービンハウジング11と、タービンホイール12と、第1ノズルプレート13aと、第2ノズルプレート13bと、複数のノズルベーン(可動ノズルベーン)14と、ユニゾンリング15と、ノズルベーン14と同数のアーム16と、を備える。
タービンハウジング11は、シャフト部10Bを構成するシャフトハウジング(ベアリングハウジング)10B1の一方の端部に設けられている。シャフトハウジング10B1の他方の端部にはコンプレッサ部を構成する図示しないコンプレッサハウジングが設けられている。コンプレッサハウジングにはコンプレッサホイールが収容されている。
タービンハウジング11は、タービンホイール12に内燃機関からの排気を流入させるためのスクロール通路111を形成している。このスクロール通路111は巻き始めから巻き終わりに向けて流路断面積が徐々に減少するように構成されている。
タービンホイール12は、タービンハウジング11内に収容されている。タービンホイール12は、シャフトハウジング10B1内に回転可能に支持されたタービンシャフト10B2と同軸的に連結されていて、タービンシャフト10B2を介してコンプレッサホイールと連結されている。従って、タービンホイール12が内燃機関からの排気により回転させられるとコンプレッサホイールが回転し、それにより吸気通路内の空気が圧縮されて内燃機関に供給される(過給が行われる。)。
第1ノズルプレート13aは、図1及び図2に示したように、円環状の板体である。第1ノズルプレート13aの中央に設けられた円形の穴の直径はタービンホイール12の外形よりも大きい。第1ノズルプレート13aは、スクロール通路111内においてタービンホイール12と同軸的タービンハウジング11内に配置・固定されている。第1ノズルプレート13aの中央部の円形の穴を構成する壁面は、タービンホイール12の羽根の基端部12aの外周部に実質的に対向している。
第2ノズルプレート13bは、図1及び図2に示したように、円環状板体部13b1と円筒部13b2とからなる。
円環状板体部13b1は、第1ノズルプレート13aと略同一の形状を有する。
円筒部13b2は、円環状板体部13b1の内周側端部から軸方向に立設されている。円筒部13b2の内周側壁面により形成される円筒体の直径はタービンホイール12の羽根の先端部12bの直径よりも僅かに大きい。第2ノズルプレート13bは、タービンホイール12と同軸的であって、円筒部13b2の内周側壁面がタービンホイール12の羽根の先端部12bの外周部に対向するようにタービンハウジング11内に配置・固定されている。
このように、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bは、第1ノズルプレート13aの板面と円環状板体部13b1とが互いに平行であって且つ対向するようにタービンハウジング11内に保持され、これによりタービンホイール12の外周部に「環状の排気流路17」を形成している。換言すると、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bは、互いに対向する一対の平行な壁面を備えるとともに、その一対の壁面により「タービンホイール12にタービンホイール12を回転させるための排気を供給する排気流路17であって、タービンホイール12の外周部に環状に形成される排気流路17」を構成する流路構成部材である。
複数のノズルベーン14のそれぞれは、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bにより形成される前記環状の排気通路17に配設されている。ノズルベーン14は、第1ノズルプレート13aの壁面及び第2ノズルプレート13bの壁面のそれぞれに直行する回転軸部(回転軸)14aの中心軸周りに回転可能となるように、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bに軸支されている。回転軸部14aは第1ノズルプレート13aを貫通している。複数のノズルベーン14は、第1ノズルプレート13aの中心軸を中心として同一円周上に等角度間隔をもって配設されている。
各ノズルベーン14は、図3の(B)に示したように、回転軸部14aの軸方向両端部における部分のそれぞれが、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bの壁面(排気通路17を形成する一対の壁面)のそれぞれと所定の間隙(即ち、ノズルサイドクリアランス)21,22を有するように構成されている。
再び図1を参照すると、ユニゾンリング15は、第1ノズルプレート13aのノズルベーン14が配設される側と反対側に第1ノズルプレート13aと同軸的に配置されている。このユニゾンリング15にはノズルベーン14と同数の図示しない係止部が配設されている。この係止部は、ノズルベーン14の回転軸部14aと対応するように等角度間隔をもって配設されている。
アーム16は、第1ノズルプレート13aのノズルベーン14が配設される側と反対側に設けられている。各アーム16の一端は各ノズルベーン14と一体的に回動するように、第1ノズルプレート13aを貫通した「各ノズルベーン14の回転軸部14a」の端部に取り付けられている。各アーム16の他端は二股状に分岐していて、その分岐部にてユニゾンリング15の図示しない係止部を挟み込むようになっている。アーム16は、これにより、係止部に係止しながら係止部と相対移動できるようになっている。
以上の構成により、図示しない電気制御装置(ECU)から送信される指示信号に応答して図示しない駆動装置がユニゾンリング15を回動させると、各ノズルベーン14は互いに同じ角度だけ回転軸部14aの軸周りに回動する。これにより、図3の(A)に示したように、互いに隣接する一対のノズルベーン14の間の隙間(即ち、ノズルスロート)14bの面積が変化する。換言すると、複数のノズルベーン14のそれぞれは、回転軸部14aの軸周りに所定の回動範囲内において回動させられることにより、タービンホイールに供給される排気の流路(排気流路)の流路断面積(流路面積)を変更するように構成されている。このように、可変容量型過給機10は、ノズルベーン14を所定の回動範囲内において回動するノズルベーン駆動手段を有する。なお、このようなノズルベーンの駆動手段は、例えば、特許第3473562号及び特開2004−156592号公報等に開示された周知の機構である。
以上のように構成された可変容量型過給機10において、機関から排出された排気は「タービンハウジング11が形成するスクロール111」を通して環状の排気流路17に流入し、その排気は「複数のノズルベーン14により形成されるノズルスロート14b」を通過した後にタービンホイール12へと導かれる。排気はノズルスロート14bを通過する際に増速される。即ち、この可変容量型過給機10は、環状の排気流路17に流入した後にタービンホイール12に供給される排気の流速を複数のノズルベーン14により変更するように構成されている。
図3の(A)〜(C)に示したように、第1ノズルプレート13aのノズルベーン14が配設されている側の壁面(即ち、第1ノズルプレート13aの排気流路17を構成している壁面)には複数の溝部(凹部)131が形成されている。複数の溝部131のそれぞれは複数のノズルベーン14のそれぞれと対応している。換言すると、一つのノズルベーン14に対して一つの溝部131が形成されている。
溝部131は、図3(A)に示したように、平面視における形状が長方形であって、長手軸と短手軸とを有している。溝部131は対応するノズルベーン14よりも排気の上流側の位置に設けられている。排気の上流側の位置とは、排気流路17に流入し且つタービンホイール12へと供給される排気の流れ方向において上流側の位置のことである。更に、溝部131は、図3の(A)に示したように、複数のノズルベーン14がその回動範囲内において流路断面積(ノズルスロート14bの面積)を最小にするように回動された状態において、その長手軸が対応するノズルベーン14(複数のノズルベーン14のうちの一つ)の「排気の上流側の面14c」と略平行となるように形成されている。この溝部131は、排気流方向変更手段を構成している。
同様に、第2ノズルプレート13bのノズルベーン14bが配設されている側の壁面(即ち、第2ノズルプレート13bの排気流路17を構成している壁面)には複数の溝部(凹部)132が形成されている。溝部132は溝部131と同形である。溝部132とノズルベーン14との相対位置関係は、溝部131とノズルベーン14との相対位置関係と同じである。
即ち、複数の溝部132のそれぞれは複数のノズルベーン14のそれぞれと対応するように、一つの溝部132が一つのノズルベーン14に対して形成されている。溝部132は、平面視における形状が長方形であって長手軸と短手軸とを有し、対応するノズルベーン14よりも排気の上流側の位置に設けられている。更に、溝部132は、複数のノズルベーン14がノズルスロート14bの面積を最小にするように回動された状態において、その長手軸が対応するノズルベーン14の排気の上流側の面14cと略平行となるように形成されている。この溝部132も、排気流方向変更手段を構成している。
次に、第1過給機10の作用について従来の可変容量型過給機と対比しながら説明する。図3(A)〜(C)は、複数のノズルベーン14がノズルスロートの面積を最小にするように回動された状態における第1過給機10の作用を示している。図11(A)〜(C)は複数のノズルベーン14がノズルスロート14bの面積を最小にするように回動された状態における従来の過給機の作用を示している。図3(A)〜(C)及び図11(A)〜(C)において、太い実線の矢印Aは「環状の排気流路17に流れ込む排気のうちノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部付近を通過する排気」の流れを示す。細い実線の矢印B1は「環状の排気流路17に流れ込む排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍をその壁面に沿って(壁面に略平行に)流れる排気」の流れを示す。細い実線の矢印B2は「環状の排気流路17に流れ込む排気のうち第2ノズルプレート13bの壁面近傍をその壁面に沿って(壁面に略平行に)流れる排気」の流れを示す。
図3及び図11の矢印Aにより示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうちノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部近傍に向けて流れる排気(第1ノズルプレート13aと第2ノズルプレート13bとの中央部近傍を流れる排気)は、ノズルベーン14の排気の上流側の面14cに衝突し、上流側の面14cに沿った方向へと曲げられる。従って、排気流路17に流れ込んだ排気の多くの部分はノズルスロート14bを通過し、その際に増速される。
一方、図11の実線の矢印B1及びB2により示したように、従来の過給機において、排気流路17に流れ込んだ排気のうちノズルプレート(第1、第2ノズルプレート13a,13b)の壁面近傍を流れる排気は、ノズルベーン14によって曲げられることがないまま、タービンホイール12へと流入する。具体的には、タービンハウジング11のスクロール通路から排気流路17へと流入した排気のうちノズルプレートの壁面近傍を同壁面に沿って流れる排気は、「ノズルプレートの壁面と、ノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向上端部及び下端部と、の間の隙間」であるノズルサイドクリアランス21,22を通過する。
他方、第1過給機10においては、図3の実線の矢印B1により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍をその壁面に沿うように流れる排気は、第1ノズルプレート13aに設けられた溝部131を通過する際に渦流31を発生させる。この渦流31により、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気の向き(排気流方向)は、ノズルベーン14よりも排気の上流側位置において、第1ノズルプレート13aの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更される。従って、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス21を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気の上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。
同様に、第1過給機10においては、図3の実線の矢印B2により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第2ノズルプレート13bの壁面近傍をその壁面に沿うように流れる排気は、第2ノズルプレート13bに設けられた溝部132を通過する際に渦流32を発生させる。この渦流32により、第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気の向き(排気流方向)は、ノズルベーン14よりも排気の上流側位置において、第2ノズルプレート13bの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更される。従って、第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス22を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気の上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。
この結果、第1過給機10は、排気流路17に流入した排気をノズルベーン14により効率良く増速することができるので、排気流量が小さい場合においても効率良く運転され得る。更に、第1過給機10においては、第1過給機の過給効率を低下させることなくノズルサイドクリアランス21、22を確保できるので、第1、第2ノズルプレート13a、13b等が熱変形した場合であってもノズルベーン14を円滑に回動させることができる。
なお、第1過給機10においては、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bの両方に溝部131及び溝部132が設けられていたが、第1ノズルプレート14a及び第2ノズルプレート13bのうちの何れか一方のみに溝部(排気流方向変更手段)が設けられてもよい。
また、第1過給機10において、排気流方向変更手段は「長手軸及び短手軸を有する溝部(凹部)131,132」であったが、図4の(A)〜(C)に示したように、「長手軸及び短手軸を有する凸部133,134」とすることもできる。更に、排気流方向変更手段は、図5の(A)に示したように、平面視のそれぞれの形状が多角形(図5(A)においては正方形)の複数の「凹部又は凸部」135からなっていてもよい。同様に、排気流方向変更手段は、図5の(B)に示したように、平面視のそれぞれの形状が円形の複数の「凹部又は凸部」136からなっていてもよい。この場合、複数の凹部又は凸部(135,136)は、複数のノズルベーン14がノズルスロート14bの面積を最小にするように回動された状態において、対応するノズルベーン14の排気の上流側の面14cと略平行となるように直線状に配列されていることが望ましい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る可変容量型過給機(以下、「第2過給機」とも称呼する。)について、図6及び図7を参照しながら説明する。第2過給機40は、排気流方向変更手段として形成される溝部137,138の形状が第1過給機10の溝部131,132の形状と相違する点のみにおいて、第1過給機10と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
第2過給機40においては、第1ノズルプレート13aに溝部137が形成され、第2ノズルプレート13bに溝部138が形成されている。
溝部137は、溝部131(及び溝部132)と同様、図6(A)に示したように、平面視における形状が長方形であって、長手軸と短手軸とを有している。溝部137は、ノズルベーン14よりも排気の上流側の位置に設けられている。溝部137の長手軸の長さは溝部131の長手軸の長さと略同一である。溝部137の短手軸の長さは溝部131の短手軸の長さよりも僅かに大きい。溝部137は、図6の(A)に示したように、複数のノズルベーン14がその回動範囲内においてノズルスロート14bの面積を最小にするように回動された状態(ノズルベーン閉時)において、その長手軸が対応するノズルベーン14(複数のノズルベーン14のうちの一つ)の「排気の上流側の面14c」と略平行となるように形成されている。
溝部137は、図6の(B)に示したように、排気流路17内を流れる排気の上流側端部において最も深く、排気の下流側の部分に進むほど浅くなるように形成されている。換言すると、溝部137の深さは、その長手軸に直交する方向に沿って「排気流路17内を流れる排気の上流側から下流側に向うにつれて」次第に小さくなっている。但し、ノズルベーン閉時において、溝部137の排気下流側端部はノズルベーン14よりも上流側に位置している。
溝部137は、図7の(A)及び(B)に示したように、複数のノズルベーン14がその回動範囲内においてノズルスロート14bの面積を最大にするように回動された状態(ノズルベーン全開時)において、その一部がノズルベーン14の排気上流側端部(先端部)14dによって覆われるように形成されている。換言すると、平面視において、ノズルベーン14の排気上流側端部14dが溝部137の一部とオーバーラップするように、溝部137が形成されている。但し、ノズルベーン14の排気上流側端部14dは、溝部137の排気上流側端部よりも僅かに排気下流側に位置するようになっている。
溝部138は溝部137と同形である。溝部138とノズルベーン14との相対位置関係は、溝部137とノズルベーン14との相対位置関係と同じである。
このように構成された第2過給機40において、ノズルベーン閉時には、図6の実線の矢印B1により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気は、溝部137を通過する際に渦流31を発生させる。この渦流31により、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気の向きは、ノズルベーン14よりも排気の上流側位置において、第1ノズルプレート13aの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更される。従って、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス21を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気が流れる方向に対して上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。
同様に、図6の実線の矢印B2により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気の向きは、その排気が溝部138を通過する際に発生する渦流32により、第2ノズルプレート13bの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更される。従って、第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス22を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気の上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。
一方、ノズルベーン全開時においては、図7の実線の矢印B1により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気は、溝部137の排気上流側端部に流入する。溝部137の深さは、前述したように、排気下流に向かうにつれて次第に小さくなる。しかも、ノズルベーン全開時において、溝部137の排気下流側端部の上方にはノズルベーン14の排気上流側端部の下部が存在している。従って、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気が通過する流路の面積(流路断面積)は、溝137の上流から下流に向けて次第に小さくなる。この結果、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気は、溝部137において増速された後にノズルサイドクリアランス21を通過する。この増速された排気により、ノズルサイドクリアランス21に付着したデポジットを吹き飛ばすことができるので、ノズルサイドクリアランス21にデポジットが堆積することを防止することができる。
また、図7の実線の矢印B2により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気は、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気と同様、溝部138において増速された後、ノズルベーン14と第2ノズルプレート13bとの間のノズルサイドクリアランス22を通過する。この結果、そのノズルサイドクリアランス22にデポジットが堆積することを防止することができる。
なお、溝部137にて増速された排気はノズルベーン14を回転軸部14aの軸方向に沿って第2ノズルプレート13bに向けて押圧する。これに対し、溝部138にて増速された排気はノズルベーン14を回転軸部14aの軸方向に沿って第1ノズルプレート13aに向けて押圧する。この結果、ノズルベーン14は、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bの何れとも接触しない位置に保持される。
ここで、本発明の第2実施形態に係る可変容量型過給機40が備えるノズルプレート13a,13bの製造方法の一例について図8を参照しながら説明する。
一般に、ノズルプレートは平板素材に塑性加工(プレス加工)を施すことにより製造される。塑性加工を施されて製造されたノズルプレートは、その内部に圧縮応力が残留する。通常、ノズルプレートの外周側部分に残留する圧縮応力より内周側部分に残留する圧縮応力の方が大きいため、残留圧縮応力に偏りができている。そのため、ノズルプレートが高温の排気に曝され続けると熱変形が起こる。可変容量型過給機40においては、ノズルサイドクリアランスを比較的大きく設定することができる。しかしながら、ノズルプレートに過大な熱変形が起こると、それに伴ってノズルベーン14とノズルプレートとが当接してしまう虞がある。以下に述べるノズルプレートの製造方法によれば、ノズルプレート内部に残留する圧縮応力の偏りを低減することにより、ノズルプレートの熱変形量を減少することができる。
以下においては、第1ノズルプレート13aの製造手順について説明する。但し、第2ノズルプレート13bも同様の手順にて製造される。
ステップ1:図8(A)に示したように、平板素材13を準備する。
ステップ2:図8(B)に示したように、プレス型を用いて平板素材13の太い実線の矢印Cで示される位置に圧力を加えることにより、平板素材13に塑性加工を施す。この結果、図8(C)に示した「略円盤形状の第1ノズルプレート13a」が形成される。
このように製造された第1ノズルプレート13aにおいては、図8(C)に両矢印により示したように、その外周部13a1及び内周部13a2に「塑性加工の際に加えられた圧力に起因する圧縮応力」が残留する。図8(C)に示した両矢印の長さは残留する圧縮応力の大きさを示す。この両矢印により示されるように、第1ノズルプレート13aの内部に残留する圧縮応力は、外周部13a1よりも内周部13a2の方が大きい。
ステップ3:次に、図8(D)に示したように、第1ノズルベーン13aの壁面部に上述した溝部137を形成する。具体的には、図8(D)に太い矢印Dにより示された位置に「プレス型を用いた圧力を加える塑性加工」を施すことにより溝部137を形成する。
この溝部137を形成する際の塑性加工によっても、溝部137に隣接する領域であって「溝部137から外周部13a1に近づく部分及び溝部137から内周部13a2に近づく部分」に、それぞれ圧縮応力が与えられる。この圧縮応力は「溝部137を形成する以前にノズルプレート13aに残留していた圧縮応力(ステップ2にて発生した残留圧縮応力)」を打ち消す方向に与えられる。また、上述したように、溝部137は、第1ノズルプレート13aの外周部13a1に向かうほど深く、内周部13a2に向かうほど浅く形成される。従って、溝部137から内周部13a2に近づく部分に与えられた圧縮応力は、溝部137から外周部13a1に近づく部分に与えられた圧縮応力よりが大きくなる。この結果、ステップ2にて第1ノズルプレート13a内部に発生した残留圧縮応力が、ステップ3にて第1ノズルプレート13aに与えられた圧縮応力により打ち消されるので、第1ノズルプレート13a内部に残留する圧縮応力の偏りが小さくなる。
即ち、この製造方法によれば、第1ノズルプレート13aにおいて、その内周部13a2に残留する圧縮応力とその外周部13a1に残留する圧縮応力との釣り合いがとられる。従って、第1ノズルプレート13aが高熱の排気に曝された場合においても、第1ノズルプレート13aに変形が生じ難くなる。従って、第1ノズルプレート13aの熱変形に伴うノズルサイドクリアランスの縮小量を低減することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る可変容量型過給機(以下、「第3過給機」とも称呼する。)について、図9を参照しながら説明する。第3過給機50は、排気流方向変更手段139,140が第1過給機10の排気流方向変更手段としての溝部131,132と相違する点のみにおいて、第1過給機10と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
この第3過給機50において、排気流方向変更手段139は第1ノズルプレート13a上に形成され、排気流方向変更手段140は第2ノズルプレート13b上に形成されている。
排気流方向変更手段139は、ノズルベーン14よりも排気の上流側の位置に設けられた複数(本例においては3本)の溝部139a,139b及び139cからなっている。これらの溝部139a,139b及び139cは、互いに同じ形状を有している。従って、以下、溝部139aの形状について説明する。
溝部139aは、溝部131(及び溝部132)と同様、平面視における形状が長方形であって、長手軸と短手軸とを有している。溝部139aの長手軸の長さは溝部131の長手軸の長さよりも僅かに短い。溝部139aの短手軸の長さは溝部131の短手軸の長さと略同一である。溝部139aの深さは溝部131の深さと略同一である。
溝部139aは、複数のノズルベーン14がその回動範囲内においてノズルスロート14bの面積を最小にするように回動された状態(ノズルベーン閉時)において、その長手軸が対応するノズルベーン14(複数のノズルベーン14のうちの一つ)の「排気の上流側の面14c」と略平行になるように(即ち、第1実施形態に示した溝部131と同様の位置に)設けられている。
溝部139bは、その長手軸が溝部139aの長手軸と平行であり、且つ、溝部139aから排気の上流側(即ち、第1ノズルプレート13aの径方向外側)に所定距離だけ離間するように形成されている。溝部139cは、その長手軸が溝部139bの長手軸と平行であり、且つ、溝部139bから排気の上流側に所定距離だけ離間するように形成されている。このように、排気流方向変更手段139は、互いに同じ距離だけ離間し、且つ、互いに平行(従って、ノズルベーン閉時におけるノズルベーン14の排気が流れる方向に対して上流側の面14cと平行)である、3本の溝部139a,139b及び139cから構成されている。
排気流方向変更手段140は、3本の溝部139a,139b及び139cと同一形状の3本の溝部から構成されている。排気流方向変更手段140とノズルベーン14との相対位置関係は、排気流方向変更手段139とノズルベーン14との相対位置関係と同じである。
このように構成された第3過給機50において、ノズルベーン閉時には、図9の実線の矢印B1により示したように、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気の向きは排気流方向変更手段139を通過する際に変更される。
詳細には、上記壁面近傍を流れる排気は、その排気が複数の溝部139c,139b及び139aに段階的に接触する際、上述した渦流を発生させる。従って、上記壁面近傍を流れる排気は、第1ノズルプレート13aの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更される。更に、上記壁面近傍を流れる排気の向きは、その排気が複数の溝部139c,139b及び139aに段階的に接触する際、ノズルベーン閉時におけるノズルスロート14bにより形成される排気の流れの向き(ノズルベーン閉時におけるノズルスロート14bに対して垂直に進入する向き)へ近づく向きへと変更される。
換言すると、「環状の排気流路17に流入した排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面の近傍を同壁面に沿って流れる排気」の流れの向きを表す成分のうちの「ノズルベーン閉時において複数のノズルベーン14により形成される排気の流れの向きを表す成分」が、排気流方向変更手段139により、増大させられる。
この結果、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス21を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気の上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。加えて、上記排気の向きは、予めノズルベーン14よりも排気の上流側位置においてノズルベーン14により形成される排気の流れの向きへと変更されるため、上記排気がノズルベーン14にて増速される排気の流れを乱すことがなく、従って、より効率良く過給を行うことができる。
同様に、ノズルベーン閉時において、排気流路17に流れ込んだ排気のうち第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気の向きは、その排気が排気流方向変更手段140(3本の溝部)を通過する際、第2ノズルプレート13bの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更される。更に、上記壁面近傍を流れる排気の向きは、その排気が「排気流方向変更手段140の複数の溝部」に段階的に接触する際、ノズルベーン閉時におけるノズルスロート14bにより形成される排気の流れの向きへ近づく向きへと変更される。
換言すると、「環状の排気流路17に流入した排気のうち第2ノズルプレート13bの壁面の近傍を同壁面に沿って流れる排気」の流れの向きを表す成分のうちの「ノズルベーン閉時において複数のノズルベーン14により形成される排気の流れの向きを表す成分」が、排気流方向変更手段140により、増大させられる。
この結果、第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス22を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気の上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。加えて、上記排気の流れの向きは、予めノズルベーン14よりも排気の上流側位置においてノズルベーン14により形成される排気の流れの向きへと変更されるため、上記排気がノズルベーン14にて増速される排気の流れを乱すことがなく、従って、より効率良く過給を行うことができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る可変容量型過給機(以下、「第4過給機」とも称呼する。)について、図10を参照しながら説明する。第4過給機60は、排気流方向変更手段141,142が第1過給機10の排気流方向変更手段としての溝部131,132と相違する点のみにおいて、第1過給機10と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
この第4過給機60において、排気流方向変更手段141は第1ノズルプレート13a上に形成され、排気流方向変更手段142は第2ノズルプレート13b上に形成されている。
排気流方向変更手段141は、ノズルベーン14よりも排気の上流側の位置に設けられた複数(本例においては3本)の溝部141a,141b及び141cからなっている。これらの溝部141a,141b及び141cは、互いに同じ形状を有している。従って、以下、溝部141aの形状について説明する。
溝部141aは、平面視において、長手軸と短手軸とを有している。長手軸は所定の角度をもって屈曲している。その角度は鈍角である。長手軸のうち排気の上流側(第1ノズルプレート13aの径方向外側)に位置する部分は、円環状の流路17の径方向(第1ノズルプレート13aの径方向)に沿って伸びている。即ち、溝部141aの長手軸の排気の上流側部分は、排気流路17に流入する排気の向きに略平行となっている。長手軸のうち排気の下流側(第1ノズルプレート13aの径方向内側)に位置する部分は、複数のノズルベーン14がその回動範囲内においてノズルスロート14bの面積を最小にするように回動された状態(ノズルベーン閉時)において、対応するノズルベーン14(複数のノズルベーン14のうちの一つ)の「排気の上流側の面14c」と略平行となっている。溝部141aの短手軸の長さは溝部131の短手軸の長さと略同一である。溝部141aの深さは溝部131の深さと略同一である。
溝部141bは、その長手軸の排気上流側部分及び下流側部分が、溝部141aの長手軸の排気上流側部分及び下流側部分とそれぞれと平行であり、溝部141aから排気の上流側に所定距離だけ離間した位置に設けられている。溝部141cは、その長手軸の排気上流側部分及び下流側部分が、溝部141bの長手軸の排気上流側部分及び下流側部分とそれぞれ平行であり、溝部141bから排気の上流側に所定距離だけ離間した位置に設けられている。このように、排気流方向変更手段141は、互いに同じ距離だけ離間し、且つ、それぞれの長手軸の排気上流側部分及び下流側部分が互いに平行である3本の溝部141a,141b及び141cから構成されている。
排気流方向変更手段142は、3本の溝部141a,141b及び141cと同一形状の3本の溝部から構成されている。排気流方向変更手段142とノズルベーン14との相対位置関係は、排気流方向変更手段141とノズルベーン14との相対位置関係と同じである。
このように構成された第4過給機60において、排気流路17に流入する排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気は、排気流方向変更手段141(3本の溝部141a,141b及び141c)に沿って流れる。この結果、排気流路17に流入する排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気の向きは、ノズルベーン14に到達する前に、排気流方向変更手段141によってノズルベーン14により形成される排気の流れの向きへと変更される。更に、排気流路17に流入する排気のうち第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気の一部は、その排気が複数の溝部141c,141b及び141aに段階的に接触する際、上述した渦流を発生させる。従って、上記壁面近傍を流れる排気は、第1ノズルプレート13aの壁面から離れる向きであってノズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きにも変更される。
この結果、第1ノズルプレート13aの壁面近傍を流れる排気のうち、「ノズルサイドクリアランス21を通過する排気」の量は減少し、「ノズルベーン14の排気の上流側の面14c」へと衝突する排気の量が増大する。加えて、上記排気の向きは、予めノズルベーン14よりも排気の上流側位置においてノズルベーン14により形成される排気の流れの向きへと変更されるため、上記排気がノズルベーン14にて増速される排気の流れを乱すことが少なく、従って、より効率良く過給を行うことができる。
同様に、第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気の向きは、排気流方向変更手段141により、ズルベーン14の回転軸部14aの軸方向中央部に近づく向きへと変更されるとともに、ノズルベーン14により形成される排気の流れの向きへと変更される。この結果、第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気がノズルベーン14にて増速される排気の流れを乱すことが少なく、従って、より効率良く過給を行うことができる。
なお、上記第4実施形態において、排気流方向変更手段141,142は、鈍角をもって屈曲する長手軸を有する形状を備えていたが、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bの壁面近傍を流れる排気の向きを「ノズルスロート14bに垂直に進入する向き」へと変更できる形状を備えていれば特に限定されることはなく、例えば、その長手軸が曲線状であってもよい。
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る可変容量型過給機は、
内燃機関からの排気が供給されることにより駆動させられるタービンホイール(12)と、
互いに対向する一対の平行な壁面を備えるとともに同一対の壁面により、前記タービンホイールに前記排気を供給するための排気流路であって同タービンホイールの外周部に環状に形成される排気流路(17)、を構成する流路構成部材(13a,13b)と、
前記排気流路内において前記一対の壁面と直交する回転軸(14a)周りに回動可能に軸支され前記流路構成部材に対して所定の回動範囲内において回動させられることにより同排気流路の流路断面積を変更する複数のノズルベーン(14)と、
を備え、前記排気流路に流入した後に前記タービンホイールに供給される排気の流速を前記複数のノズルベーンにより変更するように構成された可変容量型過給機において、
前記ノズルベーンは、前記回転軸の軸方向両端部における部分のそれぞれが前記流路構成部材の前記一対の壁面のそれぞれと所定の間隙(21,22)を有するように構成され、
前記流路構成部材は、前記ノズルベーンよりも前記排気の上流側の位置に、前記排気流路に流入した排気のうち前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気の向きを同少なくとも一方の壁面から離れる向きであって前記ノズルベーンの前記回転軸の軸方向中央部に近づく向きに変更する排気流方向変更手段(131,132)を備える。
即ち、本発明の各実施形態に係る可変容量型過給機は、「タービンハウジング11が形成するスクロール111」を通して環状の排気流路17に流入した排気の一部であって、同排気流路17を形成する流路構成部材13a,13bの壁面近傍を流れる排気の排気流方向を変更する。
詳細には、上記排気が上記流路構成部材13a,13b上に設けられた排気流方向変更手段(例えば、溝部131,132)を通過する際に形成される渦流31,32により、その排気の向きは、上記流路構成部材13a,13bの壁面近傍から離れる方向であって、ノズルベーン14の中央部に近づく方向へと変更させられる。
これにより、ノズルサイドクリアランス21,22を通過する排気の量を低減することができるとともに、ノズルスロート14bを通過することによりノズルベーン14によって増速される排気の量を増加させることができる。更に、ノズルサイドクリアランス21,22のクリアランス量を低減させる必要がないので、ノズルベーンを回動する際の摺動抵抗が増加しない。従って、ノズルベーンを回動するための駆動力を大きくする必要がない。
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態に係る可変容量型過給機は、4気筒のディーゼルエンジンに適用されていたが、他の形式の機関(例えば、ガソリン機関)にも適用することができる。
上記各実施形態の可変容量型過給機においては、第1ノズルプレート13a及び第2ノズルプレート13bにより排気流路17が構成されていたが、第1ノズルプレート13aと、第2ノズルプレート13bの代わるタービンハウジング11と、によって排気流路17が構成されてもよい。その場合、排気流方向変更手段としての溝部(又は凸部)132等は、タービンハウジング11上に設けられてもよい。
加えて、排気流方向変更手段(例えば、溝部131,132)は、第1ノズルプレート13aと、第2ノズルプレート13b又はタービンハウジング11と、の何れか一方のみに設けられていてもよい。また、排気流方向変更手段(例えば、溝部131,132)は、複数のノズルベーン14の総てに対してそれぞれ設けられる必要はなく、複数のノズルベーン14の少なくとも一つ以上に対して設けられていればよい。
更に、本発明に係る各実施形態は、図示しない電気制御装置から送信される指示信号に応答して図示しない駆動装置がユニゾンリング15を回動させることにより、各ノズルベーン14を回転軸部14aの軸周りに回動させるように構成されているが、各ノズルベーン14を駆動するための機構はこれに限定されない。
11…タービンハウジング、12…タービンホイール、13a,13b…ノズルプレート(流路構成部材)、131,132…溝部、14…ノズルベーン、14b…ノズルスロート、17…排気流路、21,22…ノズルサイドクリアランス。

Claims (4)

  1. 内燃機関からの排気が供給されることにより駆動させられるタービンホイールと、
    互いに対向する一対の平行な壁面を備えるとともに同一対の壁面により、前記タービンホイールに前記排気を供給するための排気流路であって同タービンホイールの外周部に環状に形成される排気流路、を構成する流路構成部材と、
    前記排気流路内において前記一対の壁面と直交する回転軸周りに回動可能に軸支され前記流路構成部材に対して所定の回動範囲内において回動させられることにより同排気流路の流路断面積を変更する複数のノズルベーンと、
    を備え、前記排気流路に流入した後に前記タービンホイールに供給される排気の流速を前記複数のノズルベーンにより変更するように構成された可変容量型過給機において、
    前記ノズルベーンは、前記回転軸の軸方向両端部における部分のそれぞれが前記流路構成部材の前記一対の壁面のそれぞれと所定の間隙を有するように構成され、
    前記流路構成部材は、前記ノズルベーンよりも前記排気が流れる方向に対して上流側の位置に、前記排気流路に流入した排気のうち前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気の向きを同少なくとも一方の壁面から離れる向きであって前記ノズルベーンの前記回転軸の軸方向中央部に近づく向きに変更する排気流方向変更手段を備える、ことを特徴とする可変容量型過給機。
  2. 請求項1に記載の可変容量型過給機において、
    前記排気流方向変更手段は、
    前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方に形成された凹部又は凸部であることを特徴とする可変容量型過給機。
  3. 請求項2に記載の可変容量型過給機において、
    前記凹部又は凸部は、長手軸と短手軸とを有するとともに、前記複数のノズルベーンが前記回動範囲内において前記排気流路の流路断面積を最小にするように回動された状態において同長手軸が同複数のノズルベーンのうちの一つの前記排気の上流側の面と略平行となるように形成されていることを特徴とする可変容量型過給機。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の可変容量型過給機において、
    前記排気流方向変更手段は、前記排気流路に流入した排気のうち前記流路構成部材の前記一対の壁面の少なくとも一方の近傍を同壁面に沿って流れる排気の流れの向きを表す成分のうち、前記複数のノズルベーンが前記回動範囲内において前記流路断面積を最小にするように回動されたときに同複数のノズルベーンにより形成される排気の流れの向きを表す成分、が増大するように、同壁面に沿って流れる排気の向きを変更するように構成されている可変容量型過給機。
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