JP2015063945A - ターボチャージャのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール部分から燃料等の液体が染み出すことがなく、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制できるターボチャージャのシール構造を提供する。
【解決手段】外周側にフランジ部１４ｆを有するセンターハウジング１４と、タービンホイールに排気を導く排気流路を形成するタービンハウジング１６との間に、ガスケット７０を備えたターボチャージャのシール構造であり、ガスケット７０は、フランジ部１４ｆの外周側の特定半径領域Ｚ１で両ハウジング１４，１６の間に挟圧保持されるシール部７１と、シール部７１より内周側の半径領域Ｚ２でフランジ部１４ｆの排気流路側の面に隣接する断熱部７２とを有し、シール部７１は、両ハウジング１４，１６の間に挟圧保持されたときに液密性を確保するコーティングシール層７１ａを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、ターボチャージャのシール構造、特にそのベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール性を高めるのに好適なターボチャージャのシール構造に関する。

車両に搭載される排気ターボチャージャにおいては、タービンシャフトを支持するベアリングハウジングと排気タービンを収納するタービンハウングとの間のシール部分に耐熱性が要求される。

従来のそのようなターボチャージャのシール構造としては、例えばベアリングハウジングとタービンハウジングの環状の突当て部分に、外周側に弾性変形可能な折曲げ部を備えた遮蔽板を挟持させることで、ベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール性を向上させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１３８８８５号公報

しかしながら、上述のような従来のターボチャージャのシール構造にあっては、ターボチャージャのベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシールが、専ら排気ガスの外部への漏れを防止するガスケット等を用いる構成であった。そのため、排気浄化装置を再生処理するためにいわゆる燃料添加等（添加燃料噴射やポスト噴射）が実行され、排気ガス中に多くの未燃の燃料ガスが含まれる状態が生じる場合に、ベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール部分から燃料が染み出す可能性があった。

また、可変ノズル型（可変容量型）のターボチャージャのように、タービン翼周りの排気流路に複数の可動ノズルベーンを配設し、それらの回動操作によりタービン翼に対する排気ガスの相対流速を変化させる構成を備え、燃料添加によってＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の再生処理を行う場合に、次のような問題があった。

すなわち、可変ノズル型の場合、可変ノズルを回動操作するためのリンク機構がベアリングハウジングとタービンハウジングの間のリンク室内に収納される。そして、リンク室内に燃料添加された排気ガスが漏れると、水冷されるベアリングハウジング側で排気ガス中の未燃ガスが液滴化したり、排気ガス成分を含む水分が凝縮したりし易くなる。

そのため、液滴化したディーゼル燃料等が再加熱されることで、その燃料等が重合反応によりデポジット化して、可変ノズルや操作リンク機構の円滑な動作が妨げられる可能性があった。また、排気ガス成分を含む凝縮水が再加熱されて濃縮されると、リンク室内に腐食性の強い凝縮水が発生する可能性があり、ベアリングハウジングや操作リンク機構側に錆を発生させてしまう可能性があった。

そこで、本発明は、所要のシール性を確保しつつ、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することのできるターボチャージャのシール構造を提供することを目的とする。

本発明に係るターボチャージャのシール構造は、上記目的達成のため、（１）タービンシャフトを回転自在に支持する筒状をなすベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングに結合され、前記タービンシャフトに連結されたタービンホイールに内燃機関の排気を導くための排気流路を形成するタービンハウジングと、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間に挟圧保持されるガスケットとを備えたターボチャージャのシール構造であって、前記ガスケットは、基材層を有するとともに、該基材層の外周側の特定半径領域で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間に挟圧保持されるシール部と、該シール部より前記基材層の内周側の半径領域で前記ベアリングハウジングの前記排気流路側の面に隣接する断熱部とを有しており、前記断熱部は、前記基材層の外側に該基材層より熱伝導率が小さいコーティング層を有しているものである。

この構成により、本発明では、ガスケットに、基材層を共通にする外周側のシール部と内周側の断熱部とを設けることになり、シール性に優れたシール部の内周側にコーティング層により熱遮蔽性を高めた断熱部を容易に形成可能となる。よって、所要のシール性を確保しつつ、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することのできるターボチャージャのシール構造にできる。なお、断熱部の断熱コーティング層は、シール部のコーティング層より耐剥離性の高いコーティング被膜にするとより好ましい。

本発明のターボチャージャのシール構造においては、（２）前記シール部が、前記排気中の燃料成分に対する液密性を持つシール層を有していてもよい。

この構成により、ベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール部にて、排気ガスが外部に漏れ出すことが規制されるとともに、排気ガス中の添加燃料が外部に染み出すことが有効に抑制される。よって、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することのできるターボチャージャのシール構造となる。シール層としては、例えば微粒子が金属表面の凹凸に入り込むことでシール面が平滑化され、ガスシール性および燃料シール性を発揮できる耐熱性に優れたものが好ましい。

本発明のターボチャージャのシール構造においては、（３）前記シール部の前記シール層が、窒化ホウ素を含有する高温用固体潤滑コーティングによって形成されていてもよい。

この構成により、固体潤滑コーティングの微粒子が金属表面の凹凸に入り込むことでシール面が平滑化され、ガスシール性および燃料シール性を発揮できる耐熱性に優れたものとなる。しかも、シール部のシール層が、高温でも安定使用できる耐酸化性に優れた被膜となる。

本発明のターボチャージャのシール構造においては、（４）前記シール部の前記シール層が、前記タービンハウジングに対面する前記ガスケットの一面側に形成され、前記断熱部の前記コーティング層が、前記ガスケットの他面側に形成されているとよい。

この構成により、シール部のシール層と断熱部のコーティング層とを、それぞれ必要な範囲内に容易に形成でき、低コストでガスケットのシール機能および断熱性（熱遮蔽性）を高めることができる。

本発明のターボチャージャのシール構造においては、（５）前記排気流路上に配置された複数の可動ノズルベーンを有する可変ノズルと、前記可動ノズルベーンを操作する操作機構とをさらに備え、前記操作機構が、前記ベアリングハウジングと前記タービンハウジングとの間に前記排気流路に隣接して形成された操作機構室に収納され、前記ガスケットが、前記ベアリングハウジングの前記フランジ部と前記操作機構との間に位置しつつ、前記断熱部で前記操作機構室内に露出していてもよい。

この構成により、排気流路から操作機構室内に燃料添加された排気ガスが漏れても、ベアリングハウジング側で排気ガス中の未燃ガスが液滴化したり、排気ガス成分を含む水分が凝縮したりし難くなる。したがって、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することができる。

本発明によれば、所要のシール性を確保しつつ、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することのできるターボチャージャのシール構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るターボチャージャのシール構造を備えた可変ノズル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可変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の背面側を示す図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ターボチャージャにおけるベアリングハウジングとタービンハウジングの間に介装されるガスケットの正面図である。 本発明の一実施形態に係る可変ノズルターボチャージャにおけるガスケット付近を拡大して示す要部拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る可変ノズル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。

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ターボチャージャのシール構造を備えた可変ノズルターボチャージャの構成を示し、図５にそ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（図５参照）、センターハウジング１４、タービンハウジング１６、および、図示しないコンプレッサハウジングを含んで構成されている。

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前記コンプレッサホイールは、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との間に前記コンプレッサホイール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、前記コンプレッサホイール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。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。

また、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、それぞれベーン操作軸２２を介し、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によって開閉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に隣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。

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、リングプレート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と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からリングプレート５５に向かって延びている。

リングプレート５５は、ノズルバックプレート２４の背面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に相対回転方向に摺動自在に支持されている。

このリングプレート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、リングプレート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の回動によってリングプレート５５が操作入力溝部５６で周方向に操作され、リングプレート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、このリングプレート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。

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と反対側には、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。

一方、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆは、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に対向するように配置されており、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７０が挟圧保持されている。

図３に示すように、このガスケット７０は、センターハウジング１４およびタービンハウジング１６の間に挟圧保持されるシール部７１と、そのシール部７１より半径方向内方側で操作リンク機構２５内に露出する断熱部７２とを有している。

シール部７１は、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆの外周側の特定半径領域Ｚ１内に位置しており、その略全域でセンターハウジング１４およびタービンハウジング１６の間に挟圧保持されている。

また、断熱部７２は、シール部７１より外周側のフランジ部１４ｆの内周側の半径領域Ｚ２内に位置しており、外周側のフランジ部１４ｆの排気流路１５側の面に全周にわたって隣接している。この断熱部７２は、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆと操作リンク機構室２３内に収納された操作リンク機構２５との間に位置するよう、操作リンク機構室２３内に露出している。なお、この断熱部７２の一部には、回動軸５２が貫通する貫通孔７２ｈが形成されている。

さらに、シール部７１は、センターハウジング１４およびタービンハウジング１６の間に挟圧保持されたとき、排気ガスに対する気密性と排気ガス中の添加燃料成分に対する液密性とを確保することができるコーティングシール層７１ａ（シール層）を、例えばタービンハウジング１６側の面（一面側）ｆ１に有している。

コーティングシール層７１ａは、主に高温（８００〜１０００℃程度）でも安定使用できる耐酸化性に優れた固体潤滑剤（固体潤滑・離型剤でもよい）、例えば窒化ホウ素を含有する高温用固体潤滑剤によって形成されているコーティング被膜であり、特定半径領域Ｚ１の全域に及んで形成されている。

このコーティングシール層７１ａは、水、シリコンオイル、有機溶媒等に六方晶窒化ホウ素（hexagonal boron nitride）および無機バインダの粉末を均一に分散した塗布剤を塗布またはスプレーし、乾燥させて形成されている。

このコーティングシール層７１ａにおいては、固体潤滑剤の微粒子が金属表面の微小凹凸に入り込むことでシール面が平滑化され、ガスシール性および燃料シール性（燃料等に対する液密性）を発揮できる耐熱性に優れたシール層が形成されている。

そして、コーティングシール層７１ａを有するシール部７１は、エンジン１の運転時に操作リンク機構室２３内に侵入する排気ガスがセンターハウジング１４とタービンハウジング１６の間のシール部分から外部に漏れ出すのを規制するとともに、排気ガス中に添加された添加燃料が外部に染み出すのを抑制する機能を有している。

ここにいう添加燃料とは、排気ガス浄化装置４２内のＤＰＦを加熱し強制再生させるために排気マニホールド４１ａ内の燃料添加弁４７から噴射され、排気ガス中に未燃焼状態で混合される燃料ガスであり、排気ガス浄化装置４２内のＤＰＦに堆積されたＰＭ（粒子状物質）を燃焼除去するのに寄与するものである。なお、このようなＤＰＦ再生処理や他の排気浄化装置の再生処理のために添加燃料を用いること、燃料添加弁４７以外による燃料添加の方向等はそれぞれ公知であるから、それらの詳細な説明は割愛する。

断熱部７２は、シール部７１の基材層７１ｂと同一の素材により一体に形成された基材層７２ｂと、この基材層７２ｂより熱伝導率および排気ガスに対する熱伝達率が小さい断熱コーティング層７２ａ（コーティング層）とを含んで構成されている。

シール部７１のコーティングシール層７１ａが、タービンハウジング１６の環状段付部１６ｂに対面するガスケット７０の一面ｆ１側に形成されているのに対して、断熱部７２の断熱コーティング層７２ａは、センターハウジング１４のフランジ部１４ｆに対面するガスケット７０の他面ｆ２側に形成されている。

この断熱コーティング層７２ａは、シール部７１の他面側とフランジ部１４ｆとの環状圧接面領域に隣接するように、特定半径領域Ｚ１内に入り込んで形成されていてもよいし、ガスケット７０のフランジ部１４ｆ側の片面全域に形成されてもよい。

また、断熱部７２の断熱コーティング層７２ａは、シール部７１のコーティングシール層７１ａよりも耐剥離性の高い断熱（熱遮蔽）コーティング被膜、例えば酸化鉄系の断熱コーティング被膜によって構成されている。

この断熱コーティング層７２ａは、センターハウジング１４側の水冷の影響で操作リンク機構室２３の内壁面が結露するのを抑制する熱遮蔽機能を発揮するようになっている。なお、断熱部７２は、断熱コーティング層７２ａに加えて、コーティングシール層７１ａと同様のコーティング被膜を内周側の半径領域Ｚ２内に及ぶように拡張した断熱コーティング層を有していてもよい。この拡張した断熱コーティング層は、断熱コーティング層７２ａと同様に、基材層７２ｂより熱伝導率が小さいだけでなく、排気ガス等の流体に対する熱伝達率も基材層７２ｂより小さくなる。したがって、断熱部７２の熱遮蔽機能を高めることができる。

ここにいう酸化鉄系の断熱コーティング被膜とは、例えば、特開平０６-１４５５６１号公報に記載のように、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４の少なくとも１種からなる酸化鉄の粉末粒子を主要成分とするセラミックス粉末と、残部のバインダ等で構成された高温域で使用される塗膜であり、塗膜の体積を１００ｖｏｌ％としたとき、セラミックス粉末粒子は３０ｖｏｌ％以上である。

シール部７１の基材層７１ｂおよび断熱部７１の基材層７２ｂを構成する素材は、耐食性の高い金属プレート、例えばステンレス鋼板であり、互いに一体に形成されることで、ガスケット７０の基材層７０ｂを構成している。

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では、ガスケット７０に、基材層７０ｂを共通にする外周側のシール部７１と内周側の断熱部７２とを設けることになり、シール性に優れたシール部７１の内周側に断熱コーティング層７２ａにより熱遮蔽性を高めた断熱部７２を容易に形成することができる。したがって、シール部７１における所要のシール性を確保するようそのコーティングシール層７１ａのガスシール性や燃料シール性を高めつつ、断熱部７２の熱遮蔽性を確保することができ、操作リンク機構室２３のベアリングハウジング１４側で排気ガス中の未燃ガスが液滴化したり、排気ガス成分を含む水分が凝縮したりすることを有効に抑制することができる。

また、本実施形態では、ガスケット７０のシール部７１が、排気中の燃料成分に対する液密性を持つコーティングシール層７１ａを有している。そして、シール部７１の表層部分をなすコーティングシール層７１ａの固体潤滑剤の微粒子が、タービンハウジング１６の環状段付部１６ｂにおける金属表面の微小凹凸に入り込むことでシール面が平滑化され、センターハウジング１４とタービンハウジング１６の間にガスシール性および燃料シール性を発揮できる耐熱性に優れたシール層が形成される。

したがって、センターハウジング１４とタービンハウジング１６の間のシール部分において、排気ガスが外部に漏れ出すことが規制されるとともに、排気ガス中の添加燃料が外部に染み出すことが有効に抑制される。よって、エンジン１においてＤＰＦ再生のために燃料添加等を行う場合でも、デポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することができる。

しかも、本実施形態では、断熱コーティング層７２ａが酸化鉄系の断熱コーティング被膜で構成されるので、その酸化鉄の混合比率を調整してステンレス鋼製の基材層７２ｂに適合する熱膨張率を実現でき、断熱コーティング層７２ａの耐剥離性を十分に高めた断熱部７２を構成することができる。

したがって、本実施形態では、排気流路１５から操作リンク機構室２３内に燃料添加された排気ガスが漏れても、操作リンク機構室２３側に露出するガスケット７０の表面やフランジ部１４ｆの一面側で排気ガス中の未燃ガスが液滴化したり、排気ガス成分を含む水分が凝縮したりし難くなる。

その結果、エンジン１において燃料添加等を繰り返し行う場合でも、デポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することができるターボチャージャ１０のシール構造となる。

加えて、本実施形態では、シール部７１のコーティングシール層７１ａと断熱部７２の断熱コーティング層７２ａとがガスケット７０の両面に分離して形成されるので、シール部７１のコーティングシール層７１ａと断熱部７２の断熱コーティング層７２ａとを、それぞれの機能上必要な最小の範囲内に少ない工数で容易に形成できる。したがって、低コストでガスケット７０のガスシールおよび燃料シール機能と熱遮蔽機能とを高めることができる。

このように、本実施形態においては、センターハウジング１４とタービンハウジング１６の間のシール部分から燃料等の液体が染み出すことがないよう、所要のシール性を確保しつつ、エンジン１で燃料添加等を行う場合であっても操作リンク機構室２３内におけるデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することのできるターボチャージャのシール構造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、ガスケット７０を板厚が略一定のプレート状の物としたが、本発明にいうガスケットは、シール部の板厚が他の部分より大きいいわゆるビードガスケットであってもよい。よって、シール部に対して段熱部の板厚が小さくなっていてもよい。

前述のシール部７１のコーティングシール層７１ａは、少なくともタービンハウジング１６側の片面に形成されていればよく、シール部７１の両面に形成されてもよいことは勿論、シール部７１の外周面に及ぶように拡張形成されてもよい。同様に、断熱部７２の断熱コーティング層７２ａが断熱部７２の両面に形成されてもよいし、断熱部７２の内周面に及ぶように拡張形成されてもよい。また、熱遮蔽性（断熱性）を有するシール部７１のコーティングシール層７１ａが外周側の特定半径領域Ｚ１から内周側の半径領域Ｚ２内に入り込むように広がっていてもよい。

前述の一実施形態では、ガスケット７０は平板状であったが、本発明にいうガスケットは、平板状に限定されるものではなく、その外周部や内周部、シール部と断熱部の間、あるいは、断熱部の一部に、環状の湾曲断面形状または屈曲断面形状の部分を有していてもよい。

さらに、前述の一実施形態に係るターボチャージャのシール構造おいては、可変ノズル型のターボチャージャとしたが、本発明のシール構造は、可変ノズル型でなく、通常の定容量のターボチャージャにも適用可能である。

エンジン本体１Ｍを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く、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。

以上説明したように、本発明は、ベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール部分から燃料等の液体が染み出すことがなく、燃料添加等を行う場合でもデポジットの堆積や高腐食性の凝縮水の発生を有効に抑制することのできるターボチャージャのシール構造を提供することができる。このような本発明は、ベアリングハウジングとタービンハウジングの間のシール性を高めるのに好適なターボチャージャのシール構造全般に有用である。

１…エンジン（内燃機関）、１Ｍ…エンジン本体、３…吸気装置、４…排気装置、５…排気再循環装置、１０…ターボチャージャ、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）、１４ｆ…フランジ部（外周側のフランジ部）、１４ｗ…冷却水通路、１５…排気流路、１５ａ…上流側排気流路部分、１５ｂ…ノズル通路部分、１５ｃ…下流側排気流路部分、１６…タービンハウジング、１６ａ…内周ガイド面部、１６ｂ…環状段付部、２０…可変ノズル、２１…可動ノズルベーン、２２…ベーン操作軸、２３…操作リンク機構室（操作機構室）、２５…操作リンク機構（操作機構）、４１…排気管、４１ａ…排気マニホールド、４１ｄ…下流側排気通路、４１ｕ…上流側排気通路、４２…排気ガス浄化装置、４３…燃料添加弁、５１…操作レバー、５２…回動軸、５３…軸受ブッシュ、５４…内側入力レバー、５５…リングプレート、５６…操作入力溝部、５７…伝達溝部、５８…操作伝達リンク、６１…シュラウドプレート、６２…弾性部材、７０…ガスケット、７１…シール部、７１ａ…コーティングシール層（シール層）、７１ｂ…基材層、７２…断熱部、７２ａ…断熱コーティング層（コーティング層）、７２ｂ…基材層、Ｃ１…回転中心軸線、ｆ１…ガスケットの一面、ｆ２…ガスケットの他面、Ｚ１…特定半径領域、Ｚ２…内周側の半径領域

Claims (5)

1. タービンシャフトを回転自在に支持する筒状をなすベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングに結合され、前記タービンシャフトに連結されたタービンホイールに内燃機関の排気を導くための排気流路を形成するタービンハウジングと、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間に挟圧保持されるガスケットとを備えたターボチャージャのシール構造であって、
   前記ガスケットは、基材層を有するとともに、該基材層の外周側の特定半径領域で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間に挟圧保持されるシール部と、該シール部より前記基材層の内周側の半径領域で前記ベアリングハウジングの前記排気流路側の面に隣接する断熱部とを有しており、
   前記断熱部は、前記基材層の外側に該基材層より熱伝導率が小さいコーティング層を有していることを特徴とするターボチャージャのシール構造。
2. 前記シール部が、前記排気中の燃料成分に対する液密性を持つシール層を有していることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャのシール構造。
3. 前記シール部の前記シール層が、窒化ホウ素を含有する高温用固体潤滑コーティングによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャのシール構造。
4. 前記シール部の前記シール層が、前記タービンハウジングに対面する前記ガスケットの一面側に形成され、前記断熱部の前記コーティング層が、前記ガスケットの他面側に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のターボチャージャのシール構造。
5. 前記排気流路上に配置された複数の可動ノズルベーンを有する可変ノズルと、前記可動ノズルベーンを操作する操作機構とをさらに備え、
   前記操作機構が、前記ベアリングハウジングと前記タービンハウジングとの間に前記排気流路に隣接して形成された操作機構室に収納され、
   前記ガスケットが、前記ベアリングハウジングの前記フランジ部と前記操作機構との間に位置しつつ、前記断熱部で前記操作機構室内に露出して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の請求項に記載のターボチャージャのシール構造。

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