JP2021105370A

JP2021105370A - 過給機

Info

Publication number: JP2021105370A
Application number: JP2019237097A
Authority: JP
Inventors: 川本　増夫; Masuo Kawamoto; 増夫川本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-26

Abstract

【課題】プレートの熱変形を抑制することを目的とする。【解決手段】過給機は、ノズルベーンの一方側を支持し、内部に第１冷媒路を含む第１プレートと、前記ノズルベーンの他方側を支持し、内部に第２冷媒路を含む第２プレートと、前記第１プレートと前記第２プレートとのクリアランスを確保し、内部に第３冷媒路を含むスペーサと、を備え、前記第３冷媒路は、前記第１冷媒路と前記第２冷媒路とを連結する。【選択図】図２

Description

本発明は、過給機に関する。

ノズルベーンや、ノズルベーンを回動可能に支持するノズルマウントなどからなるカートリッジ式のノズルベーン組立品が知られている。また、このノズルベーン組立品をタービンケーシングに組み付けた過給機が知られている。ノズルベーン組立品はカートリッジ式であるため、タービンケーシングに着脱することができる（以上、例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１３８００５号公報国際公開第２０１４／１２８８９４号

ところで、過給機によっては、ノズルベーンが環状の２つのプレートの間に挟まれて支持される場合がある。この場合、ノズルベーンは高温の排気にさらされるため、ノズルベーンを支持するプレートも高温の排気にさらされる。プレートが高温の排気にさらされると、プレートが熱変形するおそれがある。例えばプレートがノズルベーンの方向に熱変形すると、ノズルベーンがプレートに当たって回動不可能となり、過給機の性能が低下する可能性がある。

そこで、本発明では、プレートの熱変形を抑制することを目的とする。

本発明に係る過給機は、ノズルベーンの一方側を支持し、内部に第１冷媒路を含む第１プレートと、前記ノズルベーンの他方側を支持し、内部に第２冷媒路を含む第２プレートと、前記第１プレートと前記第２プレートとのクリアランスを確保し、内部に第３冷媒路を含むスペーサと、を備え、前記第３冷媒路は、前記第１冷媒路と前記第２冷媒路とを連結する。

本発明によれば、プレートの熱変形を抑制することができる。

図１は内燃機関と過給機の概略を示す図である。図２は可変ノズルユニットの部分拡大図である。図３は図２に示す矢視Ａの第１プレートである。図４は図２に示す矢視Ｂの第２プレートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は内燃機関１と過給機４の概略を示す図である。図１に示すように、内燃機関１における吸気通路２の上流部分及び排気通路３の下流部分は、それぞれ過給機４に接続されている。過給機４は吸気通路２の下流側へ新気を送り出すためのコンプレッサホイール５を備えている。過給機４は排気通路３を通過する排気の吹き付けに基づいて回転するタービンホイール６を備えている。

コンプレッサホイール５とタービンホイール６はタービンシャフト６ａで連結されている。したがって、タービンホイール６が回転すると、タービンホイール６と一体的にコンプレッサホイール５が回転する。これにより、内燃機関１が吸入する新気の量が増加し、内燃機関１の出力が向上する。

タービンホイール６に排気を吹き付けるための排気経路８上には可変ノズルユニット７が取り付けられている。すなわち、過給機４は可変ノズルユニット７を備えた可変容量型過給機である。可変ノズルユニット７はアクチュエータ９により駆動されて排気経路８の排気流通面積を増減させる。これにより、タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速又は流量（以下、単に流速という）を可変とすることができる。このように、タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速を可変とすることで、過給機４の回転速度が変更され、内燃機関１の過給圧が調整される。

より詳しくは、排気経路８の排気流通面積を小さくすると、タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速が速くなって過給機４の回転速度が高くなる。これにより、内燃機関１の過給圧は上昇する。逆に、排気経路８の排気流通面積を大きくすると、タービンホイール６に吹き付けられる排気の流速が遅くなって過給機４の回転速度が低くなる。これにより、内燃機関１の過給圧は低下する。

尚、詳細は後述するが、図１に示すように、内燃機関１と過給機４は循環路７ａ，７ｂで接続されている。循環路７ｂについては部分的に省略して示している。循環路７ａ，７ｂはホースやチューブといった１本又は複数本の中空管によって実現することができる。循環路７ａ，７ｂには冷媒が流通する。冷媒としては例えば冷却水や不凍液などがある。循環路７ａは内燃機関１の冷媒入口と過給機４の冷媒出口を連結する。循環路７ｂは内燃機関１の冷媒出口と過給機４の冷媒入口を連結する。

図２は可変ノズルユニット７の部分拡大図である。図３は図２に示す矢視Ａの第１プレート１０である。図４は図２に示す矢視Ｂの第２プレート２７である。尚、図２は図１に示す領域ＡＲを拡大して示している。また、図２は第１プレート１０の一部（具体的には半分程度）を示しているため、図３でも第１プレート１０の一部を示している。同様に、図２は第２プレート２７の一部を示しているため、図４でも第２プレート２７の一部を示している。したがって、図３において、第１プレート１０の一部と併せて第１プレート１０の残部も示した場合、第１プレート１０は環状になる。同様に、図４において、第２プレート２７の一部と併せて第２プレート２７の残部も示した場合、第２プレート２７は環状になる。

図２に示すように、可変ノズルユニット７は第１プレート１０、ノズルベーン２４、第２プレート２７、及びスペーサ３０を含んでいる。第１プレート１０と第２プレート２７は対向して配置されている。第１プレート１０はノズルベーン２４の一方側とスペーサ３０の一方側を支持する。第２プレート２７はノズルベーン２４の他方側とスペーサ３０の他方側を支持する。このように、第１プレート１０と第２プレート２７の間にはノズルベーン２４とスペーサ３０が挟まれて配置される。ノズルベーン２４は可変ノズルユニット７が駆動すると回動し、排気経路８の排気流通面積を増減する。スペーサ３０は第１プレート１０と第２プレート２０とのクリアランス（間隔）を確保する。

図３に示すように、複数のノズルベーン２４と複数のスペーサ３０は第１プレート１０に対しその周方向に等間隔をおいた状態で組み付けられる。特に、複数のスペーサ３０の各々は２つのノズルベーン２４の間であって、２つのノズルベーン２４が回動しても、２つのノズルベーン２４に接触しない位置に配置される。

一方、図４に示すように、第２プレート２７は１つの冷媒出口２７ａを備えている。より詳しくは、第２プレート２７は第２プレート本体２７ｐと第２裏蓋２７ｑを有し、第２裏蓋２７ｑに冷媒出口２７ａが設けられる。図２に示すように、冷媒出口２７ａの一端に循環路７ａが接続される。尚、図示しないが、第２裏蓋２７ｑには第２裏蓋２７ｑの中心を基準として冷媒出口２７ａと対向する位置に１つの冷媒入口が設けられる。この冷媒入口に循環路７ｂが接続される。

ここで、図２に示すように、第１プレート１０は冷媒が流通する環状の第１冷媒路１０ｗを内部に含んでいる。より詳しくは、第１プレート１０は環状の溝が形成された第１プレート本体１０ｐとその溝の開放面を閉じる第１裏蓋１０ｑを有する。第１冷媒路１０ｗは第１プレート本体１０ｐの溝の開放面が第１裏蓋１０ｑにより閉じられて形成される。

また、図２に示すように、第２プレート２７は冷媒が流通する環状の第２冷媒路２７ｗを内部に含んでいる。より詳しくは、上述した第２プレート本体２７ｐに環状の溝が形成され、上述した第２裏蓋２７ｑによりその溝の開放面が閉じられることにより第２冷媒路２７ｗが形成される。第２冷媒路２７ｗは冷媒出口２７ａの他端と接続される。

さらに、図２に示すように、スペーサ３０は冷媒が流通する第３冷媒路３０ｗを内部に含んでいる。スペーサ３０は中空化されている。すなわち、スペーサ３０の内部は空洞であり、その空洞が第３冷媒路３０ｗになる。第３冷媒路３０ｗは第１冷媒路１０ｗと第２冷媒路２７ｗを連結する。

このため、第１冷媒路１０ｗに流通する冷媒は第３冷媒路３０ｗを介して第２冷媒路２７ｗに流れ込む。第２冷媒路２７ｗに流れ込んだ冷媒は冷媒出口２７ａを介して循環路７ｂに流れ込む。このように、第１プレート１０及び第２プレート２７の内部に冷媒が流通することで、第１プレート１０及び第２プレート２７は冷却される。これにより、第１プレート１０及び第２プレート２７の熱変形が抑制される。

以上、本実施形態によれば、過給機４は第１プレート１０と第２プレート２７とスペーサ３０を備える。第１プレート１０は内部に第１冷媒路１０ｗを含み、ノズルベーン２４の一方側を支持する。第２プレート２７は内部に第２冷媒路２７ｗを含み、ノズルベーン２４の他方側を支持する。スペーサ３０は内部に第３冷媒路３０ｗを含み、第１プレート１０と第２プレート２７とのクリアランスを確保する。特に、第３冷媒路３０ｗは第１冷媒路１０ｗと第２冷媒路２７ｗとを連結する。これにより、第１プレート１０及び第２プレート２７の熱変形を抑制することができる。

したがって、ノズルベーン２４が第１プレート１０と第２プレート２７の少なくとも一方に当たって回動不可能となる状態（いわゆるベーンスティック）を回避することができる。結果的に、過給機４の性能を低下させずに済む。仮に、ベーンスティックを回避するために、クリアランスを広げることも想定されるが、この場合、過給機４のタービン効率が低下するおそれがある。しかしながら、本実施形態によれば、クリアランスを広げていないため、タービン効率の低下も回避することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

４過給機
７可変ノズルユニット
１０第１プレート
１０ｗ第１冷媒路
２４ノズルベーン
２７第２プレート
２７ｗ第２冷媒路
３０スペーサ
３０ｗ第３冷媒路

Claims

ノズルベーンの一方側を支持し、内部に第１冷媒路を含む第１プレートと、
前記ノズルベーンの他方側を支持し、内部に第２冷媒路を含む第２プレートと、
前記第１プレートと前記第２プレートとのクリアランスを確保し、内部に第３冷媒路を含むスペーサと、を備え、
前記第３冷媒路は、前記第１冷媒路と前記第２冷媒路とを連結する、
ことを特徴とする過給機。