JP2015063944A

JP2015063944A - 排気ターボチャージャ

Info

Publication number: JP2015063944A
Application number: JP2013198378A
Authority: JP
Inventors: 幸一米澤; Koichi Yonezawa; 宜司築山; Nobuji Tsukiyama; 中村　直人; Naoto Nakamura; 直人中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP5991296B2

Abstract

【課題】タービンの周囲に可変ノズルが構成される場合でも、分解作業等をせずに実装状態で可変ノズルの固着を抑制・解消し得る洗浄が可能な排気ターボチャージャを提供する。
【解決手段】排気を上流側排気流路部分１５ａからタービンホイール１２に吹き付けるノズル通路部分１５ｂの開度を複数の可動ノズルベーン２１の姿勢に応じて変化させる可変ノズル２０と、複数の可動ノズルベーン２１を回動操作可能な操作リンク機構２５とを備えた排気ターボチャージャであって、操作リンク機構２５が、ベアリングハウジング１４およびタービンハウジング１６のうち少なくとも一方のハウジング１４または１６によって上流側排気流路部分１５ａに近接して形成された操作リンク機構室２３に収納されており、操作リンク機構室２３の鉛直方向上方側の壁部１６ｄに、操作リンク機構室２３内に外部から洗浄剤Ｌを注入可能な洗浄剤注入孔７１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ターボチャージャに関し、特に、排気タービン側の内部の洗浄が可能な排気ターボチャージャに関する。

内燃機関の排気エネルギを利用してその内燃機関に過給する排気ターボチャージャにおいては、タービンホイール等の表面に付着する燃焼残さ等が固化してデポジット（堆積物）が形成され、そのデポジットの堆積量が増すことで過給性能の低下を招き易い。これに対し、定期的に排気ターボチャージャを分解してデポジットを洗浄除去する作業が従前よりなされていたが、その作業が煩雑で時間の掛かる作業であったため、比較的短期間でデポジットを洗浄除去可能にする技術が提案されている。

そのような従来技術としては、例えば排気ターボチャージャに排気ガスを導入する上流側の排気管を一旦切り離し、排気ターボチャージャのスクロール通路内に多数の洗浄水噴射孔を有する洗浄パイプを挿入して洗浄液を噴射させることで、排気タービンやタービンノズルを洗浄できるようにしたものが知られている。この場合、排気ターボチャージャの内底壁部には、洗浄液を機外に排出するためのドレン孔が形成される（例えば、特許文献１参照）。

また、デポジットを除去するためにベアリングハウジング側からエアを導入するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

実公昭５６−０５４３４０号公報特開平１１−０８２０３８号公報

しかしながら、上述のような従来技術にあっては、可変ノズル型のターボチャージャのように、タービンホイールの周囲に多数の可動部材とそれらを操作する操作機構とが配置される場合に、その操作機構側の洗浄ができなかった。

すなわち、可変ノズル型のターボチャージャにおいては、タービンホイールの周囲に多数の可動ノズルベーンとそれらの回動姿勢を操作する操作リンク機構が配置され、その操作リンク機構を収納する環状のリンク室がターボチャージャのスクロール通路に近接して形成されていたため、そのリンク室内に排気ガスが侵入し易かった。

そのため、例えばＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）の強制再生のために排気ガス中にディーゼル燃料が添加されるような場合に、添加燃料がリンク室内に入った後に加熱されて重合反応によりデポジット化し、そのデポジットによって操作リンク機構における部材間の摺動性が妨げられ、操作リンク機構の円滑な動作が損なわれる可能性があった。

また、粗悪燃料の使用等によってそのような摺動性の低下が顕著になり、可変ノズルの開度を変化させる複数の可動ノズルベーンが実質的に固着するような状態に陥ってしまうと、従来の洗浄装置での洗浄によっては操作リンク機構側のデポジットを除去できないため、排気ターボチャージャの分解作業や交換作業が必要になっていた。

そして、そのような排気ターボチャージャの分解作業等には、再組付け後の性能を保証できる精度や調整が高度に要求されるため、十分な設備の無い販売店等では対応できないという問題があった。

そこで、本発明は、タービンの周囲に可変ノズルが構成される場合でも、分解作業や交換作業をすることなく、実装状態で可変ノズルの固着を抑制したり解消したりし得る洗浄作業が可能な排気ターボチャージャを提供することを目的とする。

本発明に係る排気ターボチャージャは、上記目的達成のため、（１）タービンシャフトが一体に連結されたタービンホイールと、前記タービンシャフトを回転自在に支持する筒状をなすとともに外周側に拡径部を有するベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングの前記拡径部側に結合され、前記タービンホイールに内燃機関の排気を導くためのスクロール通路を形成するタービンハウジングと、複数の可動部材を有し、前記排気を前記スクロール通路から前記タービンホイールに吹き付けるノズル通路の開度を前記可動部材の姿勢に応じて変化させる可変ノズルと、前記可動部材の前記姿勢を変化させるよう前記可動部材を操作する操作機構とを備えた排気ターボチャージャであって、前記操作機構が、前記ベアリングハウジングおよび前記タービンハウジングのうち少なくとも一方のハウジングによって前記スクロール通路に近接して形成された操作機構室に収納されており、前記少なくとも一方のハウジングによって構成される前記操作機構室の鉛直方向上方側の壁部に、前記操作機構室内に外部から洗浄剤を注入可能な洗浄剤注入孔が形成されていることを特徴とする。

この構成により、本発明の排気ターボチャージャでは、洗浄剤注入孔を通して操作機構室内に洗浄剤が注入されると、可変ノズルの複数の可動部材を操作する操作機構が洗浄される。したがって、操作機構室内に溜まったデポジットを、排気ターボチャージャの実装状態で洗浄することができる。その結果、排気ターボチャージャの実装状態で、分解作業や交換作業をすることなく、複数の可動部材の固着を解消させる洗浄作業が可能となる。

本発明の排気ターボチャージャにおいては、（２）前記少なくとも一方のハウジングによって構成される前記操作機構室の鉛直方向下方側の壁部に、前記操作機構室と前記スクロール通路とを連通させる連通路が形成されていてもよい。

このようにすると、操作機構室とスクロール通路が連通することになり、操作機構室に溜まったデポジットを内燃機関の運転時にスクロール室側に排出させ易くなり、デポジットを排気ターボチャージャの外部に排出させ易くなる。

本発明の排気ターボチャージャにおいては、（３）前記タービンハウジングによって構成される前記スクロール通路の鉛直方向下方側の壁部に、前記スクロール通路から前記洗浄剤を流下させて排出することが可能な洗浄剤排出孔が形成されていてもよい。

この場合、スクロール通路の内底壁部に排出孔を設けるので、デポジットを洗い落とした洗浄後の洗浄剤をデポジットと共に外部に容易にかつ確実に排出させることができる。

本発明の排気ターボチャージャにおいて、（４）前記連通路は、前記操作機構室側から前記スクロール通路側に近付くほど鉛直方向下方側に位置するよう傾斜していてもよい。

この構成により、洗浄後の洗浄剤をデポジットと共に操作リンク機構室内からスクロール室側に確実に排出させることができ、デポジットを排気ターボチャージャの外部に排出させ易くなる。

本発明の排気ターボチャージャにおいて、（５）前記操作機構は、前記操作機構室と前記スクロール通路とを区画するよう前記少なくとも一方のハウジングによって形成される隔壁部と、前記隔壁部の一面側で前記複数の可動部材を支持するとともに前記隔壁部に回動可能に支持された複数の支持軸部と、前記操作機構室の内壁面となる前記少なくとも一方のハウジングの周壁面と前記隔壁部の他面とに沿って回動するリング部材と、前記複数の支持軸部を前記リング部材の回動に応じ同期して回動させるよう、前記複数の支持軸部と前記リング部材の間に介在する複数の連動係合部材と、を含んでいてもよい。

この構成により、操作機構室内に洗浄剤が注入されると、その洗浄剤により、リング部材の摺動部位、複数の連動係合部材とリング部材の係合部位、複数の支持軸部等に付着しているデポジットが洗い落とされたり、洗浄剤中に浸漬された各部のデポジットが洗浄除去されたりする。したがって、複数の可動部材を同期して回動させる操作機構が多数の摺動部を有するものの、デポジットの堆積による摺動部の摺動性の低下を有効に抑制したり解消したりし得るものとなる。また、洗浄後の洗浄剤は、デポジットと共に排気ターボチャージャの外部に排出させることができる。

また、本発明の排気ターボチャージャにおいて、（６）前記洗浄剤注入孔は、前記操作機構室の内壁面となる前記周壁面に対し直交する方向に延びる外端部と、前記周壁面に沿ってその内周方向に延びるように拡径された内端部とを有していてもよい。

この構成により、操作機構室内に注入される洗浄剤が内周方向に広がり易くなり、均一な洗浄効果が得られる。

本発明によれば、タービンの周囲に可変ノズルが構成される場合でも、分解作業や交換作業をすることなく、実装状態で可変ノズルの固着を抑制したり解消したりし得る洗浄作業が可能な排気ターボチャージャを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る可変ノズル型のターボチャージャの排気タービン側の要部断面図である。本発明の一実施形態に係るノズルターボチャージャにおける可変ノズルの操作リンク機構を背面側から示す図１のII−II矢視断面図である。本発明の一実施形態に係る可変ノズル型のターボチャージャの排気タービン側の要部上面側の外観斜視図である。本発明の一実施形態に係る可変ノズル型のターボチャージャの排気タービン側の要部下面側の外観斜視図である。本発明の一実施形態に係る可変ノズル型のターボチャージャを備えた内燃機関の概略構成図である。本発明の一実施形態に係る可変ノズル型のターボチャージャの洗浄剤注入孔付近におけるタービンハウジングとベアリングハウジングの結合形態の変形態様を示す排気タービン側の要部上面側の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（一実施形態）
図１ないし図４に、本発明の一実施形態に係る可変ノズル型のターボチャージャの構成を示し、図５に、一実施形態のターボチャージャを含む内燃機関の吸・排気システム等の構成を示している。また、図６に、その一実施形態におけるタービンハウジングとベアリングハウジングの結合構造の変形例を示している。

まず、本実施形態の構成について説明する。

図１に排気タービン側部分のみを断面で示し、図５にその配置形態を示す本実施形態のターボチャージャ１０は、車両走行駆動用の多気筒内燃機関であるエンジン１の吸・排気システムに装備されている。

エンジン１は、図５に示すように、例えばディーゼル機関であるエンジン本体１Ｍと、このエンジン本体１Ｍに装着された吸気装置３、排気装置４および排気再循環装置５と、本実施形態の可変ノズル型（可変容量型）のターボチャージャ１０とを備えている。

吸気装置３は、吸気マニホールド３１ａを含む吸気管３１と、エアクリーナ３２と、インタークーラ３３と、スロットルバルブ３４とを含んで構成されている。

排気装置４は、排気マニホールド４１ａを含む排気管４１と、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を内蔵する排気ガス浄化装置４２と、排気ガス浄化装置４２の入口側に位置する排気空燃比センサ４３とを含んで構成されている。

また、排気装置４は、排気ガス浄化装置４２より下流側に位置する酸素濃度センサ４４および排気浄化触媒ユニット４５と、排気ガス浄化装置４２の前後差圧を検出する差圧センサ４６と、差圧センサ４６の検出差圧増大時に排気マニホールド４１ａ内に添加燃料を噴射する燃料添加弁４７とを含んでいる。

図５に示すように、ターボチャージャ１０は、エンジン１からの排気のエネルギによって回転動力を発生する排気タービン部分１０ａと、この排気タービン部分１０ａからの回転動力を用いてコンプレッサホイール１３を回転させ、エンジン１の吸入空気を正圧に加圧して過給することができるコンプレッサ部分１０ｂとを具備している。

具体的には、図１および図５に示すように、ターボチャージャ１０は、タービンシャフト１１、タービンホイール１２、コンプレッサホイール１３、センターハウジング１４、タービンハウジング１６およびコンプレッサハウジング（詳細図示せず）を含んで構成されている。

図１に示すように、タービンシャフト１１は、回転中心軸線Ｃ１に沿って延在するロータシャフトであり、タービンホイール１２は、タービンシャフト１１の一端側（図１中の右端側）に一体に連結されている。

コンプレッサホイール１３は、タービンシャフト１１の他端側（図１中の左端側外方）に一体に連結されている。

センターハウジング１４は、タービンシャフト１１を回転自在に支持する筒状のベアリングハウジングとなっており、その一端近傍に円環板状の外周側のフランジ部１４ｆを有している。

また、タービンハウジング１６は、センターハウジング１４の一端部に連結されてタービンホイール１２を収納するとともに、タービンホイール１２の周囲にエンジン１の排気ガスを導くための排気流路１５を形成している。

タービンシャフト１１の他端側に一体に連結されたコンプレッサホイール１３は、その回転により遠心圧縮作用をなすことで、吸入空気を圧縮することができる。

また、前記コンプレッサハウジングは、センターハウジング１４との間にコンプレッサホイール１３を収納するようセンターハウジング１４の他端部に連結されており、コンプレッサホイール１３により遠心方向に加速された空気を減速させるディフューザ通路を形成するようになっている。

なお、センターハウジング１４、タービンハウジング１６および前記コンプレッサハウジングは、これら全体としてターボチャージャ１０のハウジングを構成するように一体的にボルト締結されており、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆは、その外周近傍に配置された複数のボルト１８により略環状の押さえ板１９を介してタービンハウジング１６側に締結されている。

排気流路１５は、その上流側排気流路部分１５ａで排気管４１（排気マニホールドを含む）内に形成される上流側排気通路４１ｕに連通しており、エンジン本体１Ｍからの排気ガスが流入する。この排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａは、渦巻き形をなすスクロール通路となっている。

また、この排気流路１５は、上流側排気流路部分１５ａからタービンホイール１２に向かって放射内方へと方向付けられたノズル通路部分１５ｂを有しており、そのノズル通路部分１５ｂを通り加速された排気ガスによって、タービンホイール１２が駆動されるようになっている。タービンホイール１２より下流側の下流側排気流路部分１５ｃは、排気ガス浄化装置４２が装着された下流側排気通路４１ｄ内に連通している。

タービンシャフト１１が貫通するセンターハウジング１４の中心部には、タービンシャフト１１を回転自在に支持するための複数の軸受、例えば一対の浮動ブッシュ軸受１７（図１中に片方のみ図示している）と、タービンシャフト１１を軸方向で位置決めする図示しない位置決め手段等が装着されている。

さらに、詳細を図示しないが、センターハウジング１４には、一対の浮動ブッシュ軸受１７に加圧された潤滑油を供給する油路や、冷却水を通す複数の冷却水通路１４ｗ等が形成されている。

センターハウジング１４とタービンハウジング１６との間には、排気流路１５上に位置するように複数の可動ノズルベーン２１（可動部材）を有する可変ノズル２０が配置されており、センターハウジング１４内には、可動ノズルベーン２１を操作する操作リンク機構２５（操作機構）が設けられている。

複数の可動ノズルベーン２１は、それぞれに対応するベーン操作軸２２を介して、排気流路１５の壁面の一部をなすノズルバックプレート２４に等角度間隔にかつ回動可能に保持されている。そして、これら可動ノズルベーン２１は、ノズルバックプレート２４の背面側から、図２に示す操作リンク機構２５によってそれぞれの回動姿勢（開度位置）を操作されるようになっている。

この操作リンク機構２５は、センターハウジング１４とタービンハウジング１６の間に排気流路１５に近接して形成された操作リンク機構室２３（操作機構室）に収納されている。

ノズルバックプレート２４は、操作リンク機構室２３とスクロール通路である排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａを区画するよう、センターハウジング１４とタービンハウジング１６のうち少なくとも一方のハウジング１４または１６によって形成される隔壁部となっている。

すなわち、ノズルバックプレート２４は、図１中ではセンターハウジング１４およびタービンハウジング１６に嵌着された別体部品として構成されているが、センターハウジング１４またはタービンハウジング１６に一体に設けられてもよいし、センターハウジング１４に一体に設けられた部分とタービンハウジング１６に一体に設けられた部分とで構成されてもよい。よって、操作リンク機構室２３は、センターハウジング１４とタービンハウジング１６のうち少なくとも一方のハウジング１４または１６によって形成され得る。

また、操作リンク機構２５は、外部への操作リンケージをなす部材として、センターハウジング１４の外部からの操作力により回動操作される操作レバー５１と、操作レバー５１への操作入力に応じて回動する回動軸５２と、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆを貫通し、回動軸５２をセンターハウジング１４のフランジ部１４ｆに回動自在に支持する軸受ブッシュ５３とを有している。なお、軸受ブッシュ５３は、回動軸５２の周りの軸受隙間（符号なし）を封止する不図示のシールを内蔵している。

また、図１および図２に示すように、操作リンク機構２５は、回動軸５２と複数のベーン操作軸２２との間に介在する操作リンケージを形成すべく、内側入力レバー５４、ユニゾンリング５５および複数の操作伝達リンク５８を有している。

回動軸５２は、操作レバー５１と内側入力レバー５４を回動方向一体に連結しており、内側入力レバー５４は、操作リンク機構室２３内で回動軸５２の内端部５２ａに連結されるとともに、回動軸５２の内端部５２ａからユニゾンリング５５に向かって延びている。

ユニゾンリング５５は、ノズルバックプレート２４の背面２４ｂ側でタービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａおよびノズルバックプレート２４に対して相対回転方向に摺動自在に支持されている。

このユニゾンリング５５は、円環状をなすそのリング本体部５５ａから放射外方向に突出する複数の凸部５５ｂを有しており、リング本体部５５ａの外周側であって複数の凸部５５ｂの間に複数の空間５５ｃが形成されている。

また、ユニゾンリング５５の内周側の一部には、内側入力レバー５４の先端部５４ａに凹凸係合するよう半径方向内方側に向かって開く操作入力溝部５６（凹部）が形成されており、ユニゾンリング５５の内周側の残部には、可動ノズルベーン２１に対応する個数だけ等角度間隔に離間しつつ半径方向内方側に向かって開く複数の伝達溝部５７が形成されている。

複数の操作伝達リンク５８は、これら複数の伝達溝部５７に凹凸係合するそれぞれの一端部５８ａと、ノズルバックプレート２４の背面側に突出した複数のベーン操作軸２２の一端部２２ａにセレーション結合等によって回動方向一体に結合されたそれぞれの他端部５８ｂとを有している。

そして、操作レバー５１への操作入力に応じて回動軸５２が回動するとき、回動軸５２と一体に回動する内側入力レバー５４の回動によってユニゾンリング５５が操作入力溝部５６で周方向に操作され、ユニゾンリング５５が、外周側でタービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａに案内されながら回動する。

さらに、このユニゾンリング５５によって複数の伝達溝部５７に凹凸係合する複数の操作伝達リンク５８が同期して回動操作され、複数の操作伝達リンク５８に連結された複数のベーン操作軸２２を介して複数の可動ノズルベーン２１がそれぞれ等角度だけ回動操作される。

ここで、複数のベーン操作軸２２は、ノズルバックプレート２４の一面２４ａ側で複数の可動ノズルベーン２１を支持するとともに、ノズルバックプレート２４に回動可能に支持された複数の支持軸部となっている。

また、ユニゾンリング５５は、操作リンク機構室２３の内壁面となるタービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａとズルバックプレート２４の他面２４ｂとに沿って回動するリング部材となっている。

さらに、複数の操作伝達リンク５８は、複数のベーン操作軸２２をユニゾンリング５５の回動に応じ同期して回動させるように、複数のベーン操作軸２２とユニゾンリング５５の間に介在する複数の連動係合部材となっている。

なお、内側入力レバー５４と操作入力溝部５６との凹凸係合部分や、複数の操作伝達リンク５８と複数の伝達溝部５７との凹凸係合部分においては、それらの凹凸が逆になってもよい。

複数の可動ノズルベーン２１に対してノズルバックプレート２４とは反対の側には、複数のベーン操作軸２２の他端部２２ｂをそれぞれ回動自在に保持する円環板状のシュラウドプレート６１が設けられており、このシュラウドプレート６１とノズルバックプレート２４によって、排気流路１５のノズル通路部分１５ｂが形成されている。

さらに、シュラウドプレート６１とタービンハウジング１６の間には、皿ばね状の弾性部材６２が介装されており、複数の可動ノズルベーン２１は、この弾性部材６２によりシュラウドプレート６１を介してノズルバックプレート２４側に付勢されつつ、シュラウドプレート６１とノズルバックプレート２４の間に回動可能に、かつ、がたつき無く保持されている。

ところで、センターハウジング１４とタービンハウジング１６のうち少なくともいずれか一方で構成される操作リンク機構室２３の鉛直方向上方側の壁部、例えばタービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａの近傍に位置する大径の環状段付部１６ｂの一部で構成される鉛直方向上方側の壁部１６ｄには、操作リンク機構室２３内に外部から洗浄剤Ｌを注入可能な洗浄剤注入孔７１が形成されている。

洗浄剤注入孔７１は、例えば図１に示すようにタービンハウジング１６の鉛直方向上方側の壁部１６ｄに形成されているが、図３および図６に示すように、センターハウジング１４の鉛直方向上方側の壁部１４ｄに形成されてもよい。また、操作リンク機構室２３の鉛直方向上方側であれば、センターハウジング１４とタービンハウジング１６の双方に、洗浄剤注入孔７１に代わる任意の形状および数の洗剤注入孔が形成されてもよい。

洗浄剤注入孔７１は、操作リンク機構室２３の内壁面となるタービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａに対し直交する半径方向に延びる外端部７１ａと、内周ガイド面部１６ａに沿ってその内周方向に延びるよう拡径された内端部７１ｂとを有している。そして、半径方向に延びる洗浄剤注入孔７１の外端部７１ａ側の孔深さ方向の一部または全部の範囲には、雌ねじが形成されている。

また、洗浄剤注入孔７１には、金属ガスケット７７を装着したプラグ状のボルト７６が締結されており、洗浄剤注入孔７１は、ボルト７６および金属ガスケット７７（例えば、銅ガスケット）によってシール締結されている。したがって、洗浄剤注入孔７１は、ボルト７６を取り外すことにより開放させることができる。

一方、センターハウジング１４とタービンハウジング１６のうち少なくともいずれか一方で構成される操作リンク機構室２３の鉛直方向下方側の壁部、例えばタービンハウジング１６の環状段付部１６ｂおよびバックプレート２４の外周部（符号なし）のそれぞれの一部で構成される鉛直方向下方側の壁部１６ｆ，２４ｐには、操作リンク機構室２３と排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａとを連通させる連通路７２が形成されている。

この連通路７２は、操作リンク機構室２３側でその周方向に広がる上流側通路部分７２ａと、操作リンク機構室２３側から排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａ側に延びる下流側通路部分７２ｂとを有している。

また、連通路７２は、上流側通路部分７２ａ側でタービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａの周方向の両側に分岐しつつ広がっており、この上流側通路部分７２ａから排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａに向かって下流側通路部分７２ｂが延びている。

さらに、操作リンク機構室２３に対する連通路７２の上流側通路部分７２ａの開口面積は、排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａに対する連通路７２の下流側通路部分７２ｂの開口面積より大きくなっており、操作リンク機構室２３内で流下する洗浄剤が連通路７２に流入し易くなっている。

加えて、この連通路７２の上流側通路部分７２ａの開口部分は、複数の操作伝達リンク５８が凹凸係合するユニゾンリング５５によって、開口面積を狭めることができるようになっている。すなわち、ユニゾンリング５５の回動位置に応じて連通路７２の上流側通路部分７２ａが複数の凸部５５ｂのいずれかによって開閉され、その開口面積を変化させることができるようになっている。

連通路７２の下流側通路部分７２ｂは、タービンハウジング１６とバックプレート２４の外周部とが嵌合する環状の嵌合部位の一部をそれぞれ円弧断面の凹状に切り欠いて形成されている。

この連通路７２の下流側通路部分７２ｂは、操作リンク機構室２３側（図１中で左側）から排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａ（図１中で右側）に向かってバックプレート２４の板厚方向に延びるとともに、排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａに近付くほど鉛直方向下方側に位置している。

加えて、タービンハウジング１６によって構成される排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａ（スクロール通路）の鉛直方向下方側の内底壁部１６ｅには、上流側排気流路部分１５ａから洗浄剤Ｌを流下させて外部（機外）に排出させることができる洗浄剤排出孔７３が形成されている。

洗浄剤排出孔７３は、タービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａの半径方向のうち鉛直方向下方側に延びる真直ぐな円筒状の孔であり、その孔深さ方向の一部または全部の範囲に雌ねじが形成されている。

また、洗浄剤排出孔７３には、金属ガスケット７９を装着したプラグ状のボルト７８が締結されており、洗浄剤排出孔７３は、ボルト７８および金属ガスケット７９（例えば、銅ガスケット）によってシール締結されている。したがって、洗浄剤排出孔７３は、ボルト７８を取り外すことにより開放させることができる。

なお、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆは、一面側でタービンハウジング１６の環状段付部１６ｂに対向しており、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆとタービンハウジング１６の環状段付部１６ｂとの間には、円環板状のガスケット６３が挟圧保持されている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態のターボチャージャ１０では、洗浄剤注入孔７１を通して操作リンク機構室２３内に洗浄剤Ｌが注入されると、可変ノズル２０の複数の可動ノズルベーン２１を回動操作する操作リンク機構２５が洗浄される。したがって、操作リンク機構室２３内に溜まったデポジットを、ターボチャージャ１０の実装状態で洗浄することができることになる。よって、可変ノズル型のターボチャージャ１０の分解作業や交換作業をすることなく、ターボチャージャ１０の実装状態で複数の可動ノズルベーン２１の固着を抑制したり解消したりする洗浄作業が可能となる。

しかも、本実施形態では、少なくとも一方のハウジング１６によって構成される操作リンク機構室２３の鉛直方向下方側の壁部１６ｆ，２４ｐに、操作リンク機構室２３と上流側排気流路部分１５ａとを連通させる連通路７２が形成されている。したがって、操作リンク機構室２３と上流側排気流路部分１５ａが連通路７２を介して連通することになり、操作リンク機構室２３に溜まったデポジットをエンジン１の運転時に排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａ側に排出させ易くなり、デポジットをターボチャージャ１０の外部に排出させ易くなる。

また、本実施形態では、タービンハウジング１６によって構成される上流側排気流路部分１５ａの鉛直方向下方側の内底壁部１６ｅに、上流側排気流路部分１５ａから洗浄剤Ｌを流下させて排出することが可能な洗浄剤排出孔７３が形成されている。したがって、デポジットを洗い落とした洗浄後の洗浄剤Ｌを洗い落とされたデポジットと共にターボチャージャ１０の外部に容易にかつ確実に排出させることができる。

加えて、連通路７２が、操作リンク機構室２３側から上流側排気流路部分１５ａ側に近付くほど鉛直方向下方側に位置するよう傾斜しているので、洗浄後の洗浄剤が洗い落とされたデポジットと共に操作リンク機構室２３内から上流側排気流路部分１５ａ側に確実に排出されることになる。

また、本実施形態では、操作リンク機構室２３内に洗浄剤Ｌが注入されると、その洗浄剤Ｌにより、ユニゾンリング５５の摺動部位、操作伝達リンク５８とユニゾンリング５５の係合部位、複数のベーン操作軸２２等に付着しているデポジットが洗い落とされたり、洗浄剤Ｌ中に浸漬された各部のデポジットが洗浄除去されたりする。したがって、複数の可動ノズルベーン２１を同期して回動させる操作リンク機構２５が多数の摺動部を有するものの、デポジットの堆積によるその摺動部の摺動性の低下を有効に抑制可能となる。そして、洗浄後の洗浄剤Ｌは、デポジットと共にターボチャージャ１０の外部に排出させることができる。

また、洗浄剤注入孔７１が、タービンハウジング１６の内周ガイド面部１６ａに沿ってその内周方向に延びるように拡径された内端部７１ｂを有しているので、操作リンク機構室２３内に注入される洗浄剤Ｌが内周方向に広がり易くなり、均一な洗浄効果が得られる。

このように、本実施形態のターボチャージャ１０においては、タービンホイール１２の周りに可変ノズル２０が構成されるものの、ターボチャージャ１０のタービンホイール１２側の分解作業や全体の交換作業等をすることなく、実装状態で可変ノズル２０の固着を抑制したり解消したりし得る洗浄作業が可能なターボチャージャ１０を提供することができる。

なお、前述の一実施形態においては、エンジン本体１Ｍを例えばディーゼル機関としたが、本発明が他の燃料を使う内燃機関にも適用可能であることはいうまでもない。また、排気ガス浄化装置４２は、ＤＰＦを用いるものに限らず、燃料添加やポスト噴射等によって排気ガス中に未燃焼の燃焼成分が添加される他の任意の排気浄化装置であってもよい。

また、図１、図６に示したセンターハウジング１４およびタービンハウジング１６のように、ベアリングハウジングとタービンハウジングの結合形態に関係なく、操作リンク機構室２３の鉛直方向上方側に洗浄剤注入孔７１を配置すればよく、投入される液体状の洗浄剤Ｌが流下可能のものであれば、洗浄剤注入孔７１が鉛直方向に対し傾斜する軸線を有していてもよいし、湾曲または屈曲していてもよい。

さらに、連通路７２は、ノズルバックプレート２４の外周部２４ｐおよびタービンハウジング１６の鉛直方向下方側の壁部１６ｆを部分的に切り欠いて形成していたが、少なくとも一方のハウジング１４または１６となるノズルバックプレート２４のみに、あるいは、センターハウジング１４もしくはタービンハウジング１６のみに、連通路７２を穿孔して形成してもよい。

操作リンク機構室２３内のデポジットを洗浄剤Ｌにより洗い流してスクロール通路である排気流路１５の上流側排気流路部分１５ａ側に排出させたときに、そのスクロール通路を通して洗浄後の洗浄剤Ｌをターボチャージャ１０の外部に容易に流下させたり吸い出したりできる場合、洗浄剤排出孔７３は必ずしも必要ではない。ただし、洗浄剤排出孔７３を形成することで、配管を着脱する作業も不要にできるし、洗浄剤排出孔７３をターボチャージャ１０の実装状態における洗浄剤Ｌの流下部位に配置することで、洗浄剤Ｌおよびデポジットを容易にかつ確実に排出させることができるので、より好ましい。

操作リンク機構２５が、図示のような特定の操作機構に限定されるものでないことはいうまでもない。また、本発明にいう可動部材が可動ノズルベーンに限定されず、可変ノズルであるタービンノズルの口径を姿勢変化により制御できる任意の形状の可動部材で構成され得ることも勿論である。

以上説明したように、本発明は、タービンの周囲に可変ノズルが構成される場合でも、分解作業や交換作業をすることなく、実装状態で可変ノズルの固着を抑制したり解消したりし得る洗浄作業が可能な排気ターボチャージャを提供することができる。このような本発明は、排気タービン側の内部の洗浄が可能な排気ターボチャージャ全般に有用である。

１…エンジン（内燃機関、ディーゼル機関）、３…吸気装置、４…排気装置、１０…ターボチャージャ（排気ターボチャージャ、過給機）、１０ａ…排気タービン部分、１０ｂ…コンプレッサ部分、１１…タービンシャフト、１２…タービンホイール、１４…センターハウジング（ベアリングハウジング、一方のハウジング）、１４ｄ…鉛直方向上方側の壁部、１４ｆ…フランジ部、１５ａ…上流側排気流路部分（スクロール通路）、１５ｂ…ノズル通路部分、１６…タービンハウジング（一方のハウジング）、１６ｄ…鉛直方向上方側の壁部、１６ｅ…内底壁部、１６ｆ…鉛直方向下方側の壁部、２０…可変ノズル、２１…可動ノズルベーン（可動部材）、２２…ベーン操作軸（複数の支持軸部）、２３…操作リンク機構室（操作機構室）、２４…ノズルバックプレート（隔壁部）、２４ｐ…外周部、２５…操作リンク機構（操作機構）、４１ｄ…下流側排気通路、４１ｕ…上流側排気通路、４７…燃料添加弁、５１…操作レバー、５２…回動軸、５４…内側入力レバー、５５…ユニゾンリング（リング部材）、５５ｂ…凸部、５５ｃ…空間、５６…操作入力溝部（凹部）、５７…伝達溝部、５８…操作伝達リンク（複数の連動係合部材）、５８ａ…一端部、５８ｂ…他端部、７１…洗浄剤注入孔、７１ａ…外端部、７１ｂ…内端部、７２…連通路、７２ａ…上流側通路部分、７２ｂ…下流側通路部分、７３…洗浄剤排出孔、７６…ボルト、７７…金属ガスケット、７８…ボルト、７９…金属ガスケット

Claims

タービンシャフトが一体に連結されたタービンホイールと、前記タービンシャフトを回転自在に支持する筒状をなすとともに外周側に拡径部を有するベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングの前記拡径部側に結合され、前記タービンホイールに内燃機関の排気を導くためのスクロール通路を形成するタービンハウジングと、複数の可動部材を有し、前記排気を前記スクロール通路から前記タービンホイールに吹き付けるノズル通路の開度を前記可動部材の姿勢に応じて変化させる可変ノズルと、前記可動部材の前記姿勢を変化させるよう前記可動部材を操作する操作機構とを備えた排気ターボチャージャであって、
前記操作機構が、前記ベアリングハウジングおよび前記タービンハウジングのうち少なくとも一方のハウジングによって前記スクロール通路に近接して形成された操作機構室に収納されており、
前記少なくとも一方のハウジングによって構成される前記操作機構室の鉛直方向上方側の壁部に、前記操作機構室内に外部から洗浄剤を注入可能な洗浄剤注入孔が形成されていることを特徴とする排気ターボチャージャ。
前記少なくとも一方のハウジングによって構成される前記操作機構室の鉛直方向下方側の壁部に、前記操作機構室と前記スクロール通路とを連通させる連通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気ターボチャージャ。
前記タービンハウジングによって構成される前記スクロール通路の鉛直方向下方側の壁部に、前記スクロール通路から前記洗浄剤を流下させて排出することが可能な洗浄剤排出孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の排気ターボチャージャ。
前記連通路は、前記操作機構室側から前記スクロール通路側に近付くほど鉛直方向下方側に位置するよう傾斜していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の排気ターボチャージャ。
前記操作機構は、
前記操作機構室と前記スクロール通路とを区画するよう前記少なくとも一方のハウジングによって形成される隔壁部と、
前記隔壁部の一面側で前記複数の可動部材を支持するとともに前記隔壁部に回動可能に支持された複数の支持軸部と、
前記操作機構室の内壁面となる前記少なくとも一方のハウジングの周壁面と前記隔壁部の他面とに沿って回動するリング部材と、
前記複数の支持軸部を前記リング部材の回動に応じ同期して回動させるよう、前記複数の支持軸部と前記リング部材の間に介在する複数の連動係合部材と、を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の排気ターボチャージャ。
前記洗浄剤注入孔は、前記操作機構室の内壁面となる前記周壁面に対し直交する方向に延びる外端部と、前記周壁面に沿ってその内周方向に延びるように拡径された内端部とを有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の排気ターボチャージャ。