JP2013163972A - 過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】リンク室内で発生した凝縮水の排出性を向上するとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することにより、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立させることが可能な過給機を提供する。
【解決手段】このターボチャージャ（過給機）１は、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイール２が収容されたタービンハウジング５を備える。このタービンハウジング５内には、排気ガスをタービンホイール２に供給するためのスクロール通路５ａと、排気ガスの流れを調整するためのノズルベーン１３を駆動するリンク機構２３を収納するリンク室９と、リンク室９とスクロール通路５ａとを連通する水抜き穴１１ａとが設けられている。水抜き穴１１ａの近傍には、排気ガスの温度が低温時に開弁するとともに、排気ガスの温度が高温時に閉弁する蓋部材１６（バイメタル弁）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給機に関し、特に、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジング内に、リンク室とスクロール室とを連通する水抜き穴が設けられている過給機に関する。

従来、直噴ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどに搭載されるターボチャージャ（過給機）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示されたターボチャージャは、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジングと、タービンハウジングとコンプレッサハウジングとを連結するセンターハウジングとを備えている。

タービンハウジングのスクロール通路（スクロール室）とセンターハウジングとの間には、収容室が設けられており、この収容室には、ノズルプレート、ユニゾンリングおよびサポートリングなどが配置されている。ノズルプレートには、内燃機関（エンジン）の排気ガスをスクロール通路からタービンホイールへ導くガス通路を形成する複数のノズルベーンが設けられている。ユニゾンリングは、ノズルプレートに設けられた複数のノズルベーンを傾動（駆動）可能に支持するノズルベーン駆動機構の一部として機能する。サポートリングは、ノズルプレートとユニゾンリングとを支持するように配置されている。

また、収容室は、サポートリングにより、ノズルベーン駆動機構が配置される駆動室（リンク室）と、駆動室の下方に位置する水抜き室とに区画するように配置されている。サポートリングの最下部には、水抜き孔が設けられており、ノズルベーン駆動機構が配置される駆動室内に水分が発生した場合に、その水分をサポートリングの水抜き孔を介して、駆動室の下方に位置する水抜き室に排出するように構成されている。

収容室とスクロール通路との間には、収容室とスクロール通路とを隔てるように通路形成フランジが形成されており、通路形成フランジの最下部には、水抜き孔が形成されている。これにより、駆動室は、サポートリングの水抜き孔、水抜き室および通路形成フランジの水抜き孔を介して、スクロール通路に連通している。

たとえば、エンジン始動直後のように排気ガスの温度が低温時には、エンジンの排気ガスが収容室（駆動室）へ入り込み、排気ガス中の水分が駆動室内で凝縮され、液化する場合がある。この場合、駆動室内で液化した凝縮水は、駆動室の底部に落下し、サポートリングの水抜き孔、水抜き室および通路形成フランジの水抜き孔を介して、スクロール通路へ排出される。これにより、凝縮水が凍結するような低温環境化において、駆動室の底部に落下した凝縮水が凍結しにくくなるので、駆動室内に収容されたノズルベーン駆動機構が凍結によって損傷するのが抑制される。

特開２００９−０７４４９２号公報

ターボチャージャが搭載された直噴ガソリンエンジンでは、燃料をシリンダ（燃焼室）内に直接噴射するように構成されているとともに、ディーゼルエンジンでは、エンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を排気管内のフィルタにより捕集し、ターボチャージャの上流側に設置された排気燃料添加弁から燃料を添加して、触媒床温を上昇させることにより、排気管内のフィルタに堆積されたＰＭを燃焼させるように構成されている。このため、上記特許文献１に開示されたターボチャージャでは、駆動室内で液化した凝縮水を水抜き孔および水抜き室を介して、スクロール通路へ排出することが可能である一方、スクロール通路を流通する排気ガスおよび燃料（未燃燃料）が水抜き孔および水抜き室を介して、駆動室内に流入する場合があると考えられる。この場合、駆動室内に流入した燃料が周辺の温度状況によって重合化し（固形物になり）、堆積物（デポジット）として駆動室内に堆積することにより、駆動室内に配置されたノズルベーン駆動機構のノズルベーン開閉時の抵抗が増大し、摺動性が悪化する可能性がある。

これにより、上記特許文献１に開示された過給機では、駆動室（リンク室）内に発生する凝縮水の排出性を向上するとともに、駆動室（リンク室）内に燃料が流入するのを抑制することが困難であると考えられる。このため、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立させることが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、リンク室内で発生した凝縮水の排出性を向上するとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することにより、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立することが可能な過給機を提供することである。

上述の課題を解決するための手段として、本発明による過給機は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明による過給機は、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジングを備え、タービンハウジング内には、排気ガスをタービンホイールに供給するためのスクロール室と、排気ガスの流れを調整するためのベーンを駆動するリンク機構を収納するリンク室と、リンク室とスクロール室とを連通する水抜き穴とが設けられている過給機を前提とするものであり、水抜き穴の近傍には、排気ガスの温度が低温時に開弁するとともに、排気ガスの温度が高温時に閉弁するバイメタル弁が設けられていることを特徴とするものである。

かかる構成を備える過給機によれば、燃料（未燃燃料、未燃焼ガス）がスクロール室から水抜き穴を介してリンク室内に流入する可能性が低い低温時には、バイメタル弁が開弁することにより、リンク室内に発生した凝縮水を水抜き穴を介してスクロール室側に排出することができる。また、エンジン運転中に燃料や排気ガスがスクロール室から水抜き穴を介してリンク室内に流入する可能性が高い高温時には、バイメタル弁が閉弁することにより、水抜き穴が塞がれてリンク室内への燃料の流入を抑制することができる。さらに、高温時には、バイメタル弁が閉弁して水抜き穴が塞がれることにより、ターボ駆動エネルギーとしての排気ガスがリンク室側へ漏れるのを抑制することができるので、ターボ効率を向上することができる。これらの結果、リンク室内に発生する凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することができるので、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立することができる。

本発明による過給機によれば、リンク室内で発生した凝縮水の排出性を向上するとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することにより、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立させることができる。

本発明の一実施形態による可変容量型ターボチャージャの蓋部材（バイメタル弁）が低温時に開いた状態（開弁した状態）の概略構成を示す断面図である。 図１に示す可変容量型ターボチャージャの蓋部材（バイメタル弁）が低温時に開いた状態（開弁した状態）を示す拡大図である。 本発明の一実施形態による可変容量型ターボチャージャの蓋部材（バイメタル弁）が高温時に閉じた状態（閉弁した状態）を示す拡大図である。 図１の２００−２００線に沿ったバリアブルノズルユニットの第１ノズルプレートの内側面を示す図で、蓋部材（バイメタル弁）と水抜き穴との位置関係を示す図である。 図１のバリアブルノズルユニットのユニゾンリングの外側面を示す図で、ノズルベーン開度を大きくした状態を示している。 図１のバリアブルノズルユニットの第１ノズルプレートの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を大きくした状態を示している。 図１のバリアブルノズルユニットのユニゾンリングの外側面を示す図で、ノズルベーン開度を小さくした状態を示している。 図１のバリアブルノズルユニットの第１ノズルプレートの内側面を示す図で、ノズルベーン開度を小さくした状態を示している。 図１のリンク機構の一部を示す分解斜視図である。 図１のリンク機構の一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による蓋部材（バイメタル弁）をろう付けにより第１ノズルプレートに取り付けた例を示す図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による蓋部材（バイメタル弁）のタービンシャフト側の部分を第１ノズルプレートのリンク室側の表面に取り付けた例を示す図である。 本発明の一実施形態の第３変形例による蓋部材（バイメタル弁）のタービンハウジング側の部分を第１ノズルプレートのスクロール通路側の表面に取り付けた例を示す図である。 本発明の一実施形態の第４変形例による蓋部材（バイメタル弁）のタービンシャフト側の部分を第１ノズルプレートのスクロール通路側の表面に取り付けた例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図１０に、本発明の一実施形態を示している。図示する可変容量型ターボチャージャ１は、図示していない内燃機関（エンジン）に付設される。

可変容量型ターボチャージャ１は、図１に示すように、タービンホイール２、コンプレッサインペラ３、ベアリングハウジング４、タービンハウジング５、コンプレッサハウジング６、バリアブルノズル（ＶＮ）ユニット７などを備えている。

タービンホイール２は、タービンシャフト２ａの軸方向の一方端に一体的に形成されている。コンプレッサインペラ３は、タービンシャフト２ａの軸方向の他方端に一体的に取り付けられている。このタービンシャフト２ａは、ベアリングハウジング４の中心孔内に配置された２つのラジアルベアリング８ａおよび８ｂを介して回転自在となるように挿通されている。なお、２つのラジアルベアリング８ａおよび８ｂは、メタルやブッシュと呼ばれるほぼ円筒形状のすべり軸受とされており、軸方向への変位が規制された状態で、フローティング状態とされている。

ベアリングハウジング４の軸方向の一方端には、タービンハウジング５が取り付けられている。ベアリングハウジング４の軸方向の他方端には、コンプレッサハウジング６が取り付けられている。タービンホイール２は、タービンハウジング５内に収納されている。コンプレッサインペラ３は、コンプレッサハウジング６内に収納されている。ベアリングハウジング４と、タービンハウジング５との間には、後述するアクチュエータ２０の可動部品の一部が配置されるリンク室９が形成されている。

ベアリングハウジング４の外周面の軸方向の中央部近傍よりもタービンハウジング５側の位置には、径方向外向きのフランジ４ａが設けられている。このフランジ４ａには、タービンハウジング５の外筒部５ｃが結合されている。

タービンハウジング５において、ベアリングハウジング４側の側壁における内径側領域は、開放されることによってスクロール通路（スクロール室）５ａとリンク室９とを連通する部分になっている。タービンハウジング５には、排気ガスを旋回させるスクロール通路５ａと、スクロール通路５ａ内の排気ガスをタービンホイール２を介して図示していない排気管に排出させる排出口５ｂとが設けられている。また、スクロール通路５ａのベアリングハウジング４側には、上記したリンク室９が隣り合うように配置されている。

コンプレッサハウジング６には、図示していない吸気系からの吸入空気をコンプレッサインペラ３に向けて導入させる導入口６ａと、コンプレッサインペラ３の回転により圧力が高められた吸入空気を吸気管（図示省略）に送出する送出通路６ｂとが設けられている。

内燃機関から排気マニホールド（図示省略）に排出される排気ガスのエネルギーを利用してタービンホイール２を回転させることにより、タービンホイール２と一体回転するコンプレッサインペラ３によって過給された空気が吸気マニホールド（図示省略）から燃焼室（図示省略）内に供給される。

バリアブルノズル（ＶＮ）ユニット７は、タービンハウジング５のスクロール通路５ａからタービンホイール２を経て排出口５ｂに排気ガスを排出する容量を変更可能とするものである。また、バリアブルノズル（ＶＮ）ユニット７は、制御部１０と、一対の第１ノズルプレート１１および第２ノズルプレート１２と、複数のノズルベーン１３と、アクチュエータ２０とを備えている。

図１、図６および図８に示すように、ノズルベーン１３には、第１支軸１４および第２支軸１５が一直線上に連なるように固定されている。第１支軸１４の突出端は、第１ノズルプレート１１の貫通孔（符号省略）に回動可能に挿入支持されている。また、第２支軸１５の突出端は、第２ノズルプレート１２の貫通孔（符号省略）に回動可能に挿入支持されている。

第１ノズルプレート１１および第２ノズルプレート１２は、環状板とされており、タービンハウジング５のスクロール通路５ａから排出口５ｂに至る流路を作るように平行に対向するように配置されている。これら第１ノズルプレート１１および第２ノズルプレート１２の対向間に作られる流路の円周数ヶ所（本実施形態では１２ヶ所）に、ノズルベーン１３が姿勢変更可能となるように取り付けられている。

ここで、本実施形態では、図１〜図３に示すように、第１ノズルプレート１１の下方（矢印Ｚ２方向）には、タービンシャフト２ａの軸方向に沿って貫通するように、スクロール通路５ａとリンク室９とを連通する水抜き穴１１ａが形成されている。この水抜き穴１１ａは、リンク室９内に溜まった水分をスクロール通路５ａ側に排出するために設けられている。

また、本実施形態では、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面で、かつ、水抜き穴１１ａの近傍には、蓋部材１６が設けられている。この蓋部材１６は、水抜き穴１１ａを開閉可能に構成されている。具体的には、蓋部材１６は、水抜き穴１１ａに対して開いた状態になる（開弁する）ことにより、水抜き穴１１ａを開放するように構成されているとともに、水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になる（閉弁する）ことにより、水抜き穴１１ａを塞ぐように構成されている。また、蓋部材１６は、図４に示すように、タービンシャフト２ａの軸方向から見て、第１ノズルプレート１１の水抜き穴１１ａと重なるように（覆うように）配置されている。

また、蓋部材１６は、図２および図３に示すように、熱膨張率の異なる２枚の金属部材１６１および金属部材１６２を貼り合わせた２層構造のバイメタル弁からなる。蓋部材１６の金属部材１６１は、水抜き穴１１ａ側に配置されているとともに、蓋部材１６の金属部材１６２は、水抜き穴１１ａ側とは反対側に配置されている。また、金属部材１６１の熱膨張率は比較的小さく、金属部材１６２の熱膨張率は比較的大きい。すなわち、金属部材１６１の熱膨張率は、金属部材１６２の熱膨張率よりも小さくなるように構成されている。

また、図１および図２に示すように、蓋部材１６は、通常時（常温）において、全体的に湾曲した形状を有している。具体的には、蓋部材１６のタービンハウジング５側（矢印Ｚ２方向側）の部分は、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に取り付けられており、蓋部材１６のタービンシャフト２ａ側（矢印Ｚ１方向側）の部分は、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面から離れる方向に湾曲している（反っている）。すなわち、蓋部材１６は、通常時（常温）に湾曲した形状を有していることによって、水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるとともに、第１ノズルプレート１１の水抜き穴１１ａが開放された状態となる。

これにより、燃料（未燃燃料、未燃焼ガス）がスクロール通路５ａから水抜き穴１１ａを介してリンク室９内に流入する可能性が低い低温時には、蓋部材１６は、水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるので、リンク室９内に溜まった水分を水抜き穴１１ａを介してスクロール通路５ａ側へ排出することが可能となる（図２の排出経路参照）。

また、図３に示すように、エンジン運転中に燃料や排気ガスがスクロール通路５ａから水抜き穴１１ａを介してリンク室９内に流入する可能性が高い高温時には、蓋部材１６の金属部材１６１と金属部材１６２との熱膨張率の違いにより、蓋部材１６のタービンシャフト２ａ側の部分は、低温時の湾曲した状態から第１ノズルプレート１１の表面に近づく方向に形状を変化させる。これにより、蓋部材１６のタービンシャフト２ａ側の部分が第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面と接触することによって、蓋部材１６により水抜き穴１１ａが塞がれた状態となる。その結果、スクロール通路５ａからリンク室９内へ燃料が流入するのを抑制することが可能となる。

なお、蓋部材１６の詳細な機能については、後述する。

また、図１に示すように、第２ノズルプレート１２の内周面には、第２ノズルプレート１２の内周面とタービンハウジング５との間の隙間を塞ぐようにシール部材１７が取り付けられている。

アクチュエータ２０は、全てのノズルベーン１３の姿勢を一括して変更させるものであって、ユニゾンリング２１、駆動源２２およびリンク機構２３などを備えている。

まず、ユニゾンリング２１は、第１ノズルプレート１１のコンプレッサインペラ３側において、第１ノズルリング１１に設けられた蓋部材１６と所定の間隔を隔てて非接触状態で隣り合うように配置されている。このユニゾンリング２１は、第１ノズルプレート１１に円周方向に沿って両方向（軸方向から見て、時計回り方向および反時計回り方向の両方向）に回転可能となるように支持されている。そのために、図５、図７および図９に示すように、第１ノズルプレート１１に複数のローラ３１がそれぞれ支軸３２を介して回転自在に取り付けられている。この各ローラ３１は、ユニゾンリング２１の内周面に接触するように配置されている。

駆動源２２は、図１に示すように、詳細に図示していないが、回転動力を発生する直流モータ（ＤＣモータ）と、直流モータの回転動力をリンク機構２３のリンクロッド２４を押し引きするための直線運動に変換する動力変換機構（たとえば、歯車機構およびウォーム機構など）とを備えている。

リンク機構２３は、駆動源２２で発生する動力をユニゾンリング２１に回転動力として伝達するものであって、リンクロッド２４、リンクアーム２５、第１リンクピン２６、第２リンクピン２７、操作レバー２８およびベーンアーム２９などを備えている。

ユニゾンリング２１の内周の円周数ヶ所には、図５、図７および図１０に示すように、溝２１ａが設けられている。各溝２１ａには、１つの操作レバー２８および複数のベーンアーム２９の各々が係合されている。

複数のベーンアーム２９の各々は、ノズルベーン１３と同数設けられており、各ベーンアーム２９の傾動支点には、各第１支軸１４の突出端が個別に固定状態で取り付けられている。操作レバー２８をアクチュエータ２０により所定方向に所定角度傾動させることにより、ユニゾンリング２１が所定方向に所定角度回転され、ユニゾンリング２１によって各ベーンアーム２９が一括連係して所定方向に所定角度傾動されるように構成されている。

操作レバー２８の傾動支点には、第２リンクピン２７の一方端が固定されており、第２リンクピン２７の他方端には、リンクアーム２５の一方端側が固定されている。リンクアーム２５の他方端には、第１リンクピン２６の一方端が固定されており、第１リンクピン２６の他方端には、リンクロッド２４の一方端が固定されている。リンクロッド２４の他方端には、駆動源２２の動力変換機構の出力部材（図示省略）が連結される。第２リンクピン２７は、ベアリングハウジング４のフランジ４ａに貫通装着されている円筒形ブッシュ３３（図１参照）内に回転自在となるように挿通されている。

図１に示すように、制御部１０は、アクチュエータ２０を制御するもので、たとえば、エンジン（図示省略）の各種動作制御に必須となる既存のエンジンコントロールコンピュータ（ＥＣＵ）とされる。このような既存のＥＣＵからなる制御部１０には、ターボチャージャ１の過給能力を制御する機能と、適宜のタイミングでアクチュエータ２０の可動部分に付着するデポジット（堆積物）を除去するための機能とが少なくとも装備されている。

また、制御部１０は、詳細に図示していないが、共にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、および、バックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジンの停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

アクチュエータ２０の可動部品の一部（ユニゾンリング２１、リンク機構２３の第２リンクピン２７、操作レバー２８およびベーンアーム２９）は、ベアリングハウジング４とタービンハウジング５との間に設けられるリンク室９内に配置されている。その一方で、アクチュエータ２０の駆動源２２、リンク機構２３のリンクロッド２４、リンクアーム２５および第１リンクピン２６は、ベアリングハウジング４のフランジ４ａの外側に露出した状態で配置されている。

次に、図１および図５〜図８を参照して、バリアブルノズルユニット７の動作について説明する。

アクチュエータ２０（図１参照）により、リンクロッド２４を図５に示す矢印Ｘ１方向に引くか、または、図７に示す矢印Ｙ１方向に押すことにより、リンクアーム２５が所定方向に所定角度回転させられる。そして、リンクアーム２５によって操作レバー２８が傾動される。これにより、ユニゾンリング２１が図５に示す矢印Ｘ２方向（時計回り方向）、または、図７に示す矢印Ｙ２方向（反時計回り方向）に所定角度回転させられるとともに、各ベーンアーム２９が同期して傾動される。

この各ベーンアーム２９の傾動に伴い、図６および図８に示すように、第１支軸１４を介して各ノズルベーン１３が同期して傾動される。そして、各ノズルベーン１３の各々の対向間隔（流路面積またはスロート面積）が調節される。

具体的には、リンクロッド２４を図５に示す矢印Ｘ１方向に引くことにより、図６に示すように複数のノズルベーン１３の各々の対向間隔が最大になる。その一方で、リンクロッド２４を図７に示す矢印Ｙ１方向に押すことにより、図８に示すように複数のノズルベーン１３の各々の対向間隔（流路面積またはスロート面積）が最小になる。

なお、内燃機関の低回転域において、隣り合うノズルベーン１３の対向間隔（流路面積またはスロート面積）を小さくさせるようにノズルベーン１３の姿勢を調整することにより、排気ガスの流速が増加して、低回転域から高い過給圧を得ることが可能になる。

次に、蓋部材１６の詳細な機能について説明する。

たとえば、従来では、エンジン始動直後のように排気ガスの温度が低温時には、ターボチャージャ１内の排気ガス中の水分が凝縮し、排気ガスは、スクロール通路５ａとリンク室９とを連通する部分（水抜き穴１１ａ）からリンク室９内へ入り込むため、排気ガス中の水分がリンク室９内において液化する。リンク室９内で液化した水は、リンク室９内の底部に落下する。そして、水が凍結するような低温環境下において、エンジン始動直後にエンジンを停止してしまった場合には、リンク室９内の底部に落下した水がリンク室９内の底部で凍結し、リンク室９内に配置されるアクチュエータ２０の可動部品（ユニゾンリング２１、リンク機構２３の第２リンクピン２７、操作レバー２８およびベーンアーム２９）が凍り付き、エンジン再始動時には、これらの可動部品が損傷する。

そこで、本実施形態では、排気ガスの温度が低温時（排気ガスの温度が比較的低い場合）には、蓋部材１６は、湾曲した状態を維持することにより、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるとともに、第１ノズルプレート１１の水抜き穴１１ａが開放された状態となる。そして、リンク室９内で液化した水は、蓋部材１６の上方を経由して水抜き穴１１ａを介して、スクロール通路５ａに排出される（図２に示す排出経路参照）。その結果、リンク室９内の底部に落下した水がリンク室９内の底部で凍結しにくくなるので、エンジン再始動時に、可動部品が損傷するのを抑制することが可能となる。

また、従来では、エンジンを始動させて所定の時間が経過した場合（高温時（排気ガスの温度が約２８０℃以上の場合））には、スクロール通路５ａを流通する排気ガスおよび燃料（未燃燃料、未燃焼ガス）は、スクロール通路５ａとリンク室９とを連通する部分（水抜き穴１１ａ）からリンク室９へ流入することが起こり得る。ここで、一般的には、ターボチャージャが搭載された直噴ガソリンエンジンでは、燃料をシリンダ（燃焼室）内に直接噴射するように構成されているとともに、ディーゼルエンジンでは、エンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を排気管内のフィルタにより捕集し、ターボチャージャの上流側に設置された排気燃料添加弁から燃料を添加して、触媒床温を上昇させることにより、排気管内のフィルタに堆積されたＰＭを燃焼させるように構成されている。このため、高温時には、スクロール通路５ａを流通する排気ガスおよび燃料（未燃燃料、未燃焼ガス）がリンク室９内に流入しやすくなる。このような流入が繰り返されると、燃料が液化または固体化してリンク室９内に配置されるアクチュエータ２０の可動部品の一部（ユニゾンリング２１、リンク機構２３の第２リンクピン２７、操作レバー２８およびベーンアーム２９）に付着および堆積することにより、堆積物（デポジット）が可動部品の動きを阻害することになりかねない。

そこで、本実施形態では、排気ガスの温度が高温時には、蓋部材１６が温められる（熱せられる）ことにより、蓋部材１６のタービンシャフト２ａ側の部分は、蓋部材１６の金属部材１６１と金属部材１６２との熱膨張率の違いにより、低温時の湾曲した状態から第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に近づく方向に形状を変化させる。これにより、高温時には、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になるとともに、水抜き穴１１ａが塞がれた状態となるので、スクロール通路５ａを流通する排気ガスおよび燃料がリンク室９内へ流入することが抑制される。その結果、リンク室９内に配置されるアクチュエータ２０の可動部品に堆積物（デポジット）が付着または堆積するのが抑制されるので、可動部品の動きが阻害されにくくなる。

以上説明したように、本実施形態では、上記のように、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面で、かつ、水抜き穴１１ａの近傍に、排気ガスの温度が低温時に開いた状態になる（開弁する）とともに、排気ガスの温度が高温時に閉じた状態になる（閉弁する）蓋部材１６（バイメタル弁）を設けることによって、燃料（未燃燃料、未燃焼ガス）がスクロール通路５ａから水抜き穴１１ａを介してリンク室９内に流入する可能性が低い低温時には、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して開いた状態になる（開弁する）ことにより、リンク室９内に発生した凝縮水を水抜き穴１１ａを介してスクロール通路５ａ側に排出することが可能になる。また、エンジン運転中に燃料や排気ガスがスクロール通路５ａから水抜き穴１１ａを介してリンク室９内に流入する可能性が高い高温時には、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になる（閉弁する）ことにより、水抜き穴１１ａが塞がれてリンク室９内への燃料の流入を抑制することができる。さらに、高温時には、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になり、水抜き穴１１ａが蓋部材１６により塞がれることにより、ターボ駆動エネルギーとしての排気ガスがリンク室９側へ漏れるのを抑制することができるので、ターボ効率を向上することができる。これらの結果、リンク室９内に発生する凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室９内に燃料が流入するのを抑制することができるので、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立することができる。

−他の実施形態−
たとえば、上記実施形態では、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に、蓋部材１６を取り付ける例を示したが、好ましくは、図１１に示す第１変形例のように、蓋部材１６をろう材３０を介してろう付けにより、第１ノズルプレート１１に取り付けてもよい（接合させてもよい）。この場合、熱膨張率が、第１ノズルプレート１１、ろう材３０、蓋部材１６の金属部材１６１、蓋部材１６の金属部材１６２の順番で大きくなるように構成するのが接合部の信頼性上望ましい。これによっても、排気ガスの温度が低温時に、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるので、リンク室９内に発生した凝縮水を蓋部材１６の上方から水抜き穴１１ａを介して（図１１に示す排出経路参照）スクロール通路５ａ側に排出させることが可能である。また、高温時に、蓋部材１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になるので、水抜き穴１１ａが塞がれることにより、燃料がリンク室９内に流入するのを抑制することが可能である。

また、上記実施形態では、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に、蓋部材１６のタービンハウジング５側（矢印Ｚ２方向側）の部分を取り付ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１２に示す第２変形例のように、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に、蓋部材１１６のタービンシャフト２ａ側（矢印Ｚ１方向側）の部分を取り付けてもよい。これによっても、排気ガスの温度が低温時に、蓋部材１１６が水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるので、リンク室９内に発生した凝縮水を蓋部材１１６の下方から水抜き穴１１ａを介して（図１２に示す排出経路参照）スクロール通路５ａ側に排出させることが可能である。また、高温時に、蓋部材１１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になるので、水抜き穴１１ａが塞がれることにより、燃料がリンク室９内に流入するのを抑制することが可能である。

また、上記実施形態では、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に、蓋部材１６のタービンハウジング５側（矢印Ｚ２方向側）の部分を取り付ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１３に示す第３変形例のように、第１ノズルプレート１１のスクロール通路５ａ側の表面に、蓋部材２１６のタービンハウジング５側（矢印Ｚ２方向側）の部分を取り付けてもよい。これによっても、排気ガスの温度が低温時に、蓋部材２１６が水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるので、リンク室９内に発生した凝縮水を水抜き穴１１ａから蓋部材２１６の上方を介して（図１３に示す排出経路参照）スクロール通路５ａ側に排出させることが可能である。また、高温時に、蓋部材２１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になるので、水抜き穴１１ａが塞がれることにより、燃料がリンク室９内に流入するのを抑制することが可能である。

また、上記実施形態では、第１ノズルプレート１１のリンク室９側の表面に蓋部材１６のタービンハウジング５側（矢印Ｚ２方向側）の部分を取り付ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１４に示す第４変形例のように、第１ノズルプレート１１のスクロール通路５ａ側の表面に蓋部材３１６のタービンシャフト２ａ側（矢印Ｚ１方向側）の部分を取り付けてもよい。これによっても、排気ガスの温度が低温時に、蓋部材３１６が水抜き穴１１ａに対して開いた状態になるので、リンク室９内に発生した凝縮水を水抜き穴１１ａから蓋部材３１６の下方を介して（図１４に示す排出経路参照）スクロール通路５ａ側に排出させることが可能である。また、高温時に、蓋部材３１６が水抜き穴１１ａに対して閉じた状態になるので、水抜き穴１１ａが塞がれることにより、燃料がリンク室９内に流入するのを抑制することが可能である。

本発明は、過給機に利用可能であり、さらに詳しくは、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジング内に、リンク室とスクロール室（スクロール通路）とを連通する水抜き穴が設けられている過給機に利用することができる。

１ ターボチャージャ（過給機）
２ タービンホイール
５ タービンハウジング
５ａ スクロール通路（スクロール室）
９ リンク室
１１ａ 水抜き穴
１３ ベーン（ノズルベーン）
１６、１１６、２１６、３１６ 蓋部材（バイメタル弁）
２３ リンク機構
１６１、１６２ 金属部材（バイメタル弁）

Claims (1)

1. 内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジングを備え、
   前記タービンハウジング内には、前記排気ガスを前記タービンホイールに供給するためのスクロール室と、前記排気ガスの流れを調整するためのベーンを駆動するリンク機構を収納するリンク室と、前記リンク室と前記スクロール室とを連通する水抜き穴とが設けられている過給機において、
   前記水抜き穴の近傍には、前記排気ガスの温度が低温時に開弁するとともに、前記排気ガスの温度が高温時に閉弁するバイメタル弁が設けられていることを特徴とする過給機。

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