JP3444278B2 - 可変容量型ターボチャージャ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの過給シ
ステムとして用いられるターボチャージャにかかり、詳
しくはタービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流
速を可変とするためのノズルベーンが設けられた可変容
量型のターボチャージャに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用のエンジンにおいて、
その出力向上のためには燃焼室へ充填される空気の量を
増やすことが好ましい。そこで従来は、ピストンの下動
に伴って燃焼室内に発生する圧力で空気を燃焼室に充填
するだけでなく、その空気を強制的に燃焼室へ送り込ん
で、同燃焼室への空気の充填効率を高める過給システム
が提案され、実用されている。そして、こうした過給シ
ステムとしては、例えば実開昭５９−１８８９３０号公
報に記載された可変容量型ターボチャージャが知られて
いる。

【０００３】同公報に記載のターボチャージャは、エン
ジンの排気通路を流れる排気ガスによって回転するター
ビンホイールと、同機関の吸気通路内の空気を強制的に
燃焼室側へ送り込むコンプレッサインペラとを備えてい
る。これらタービンホイールとコンプレッサインペラと
は、ロータシャフトを介して一体回転可能に連結されて
いる。そして、タービンホイールに排気ガスが吹き付け
られて同ホイールが回転すると、その回転はロータシャ
フトを介してコンプレッサインペラに伝達される。こう
してコンプレッサインペラが回転することにより、吸気
通路内の空気の圧力（過給圧）が高められ、その結果、
空気が強制的に燃焼室に送り込まれるようになる。

【０００４】また、上記ターボチャージャは、タービン
ホイールに吹き付けられる排気ガスが通過する排気ガス
流路を備え、同流路はタービンホイールの外周を囲うよ
うに同ホイールの回転方向に沿って形成される。従っ
て、排気ガス流路を通過した排気ガスは、タービンホイ
ールの軸線へ向かって吹き付けられることになる。この
ような排気ガス流路には、タービンホイールに吹き付け
られる排気ガスの流速を可変とするための複数のノズル
ベーンが設けられている。これらノズルベーンは、ター
ビンホイールの軸線を中心として等角度毎に位置し、互
いに同期した状態で開閉動作する。

【０００５】すなわち、タービンホイールに吹き付けら
れる排気ガスの流速は、上記ノズルベーンを同期して開
閉動作させつつ、隣合うノズルベーン間の間隙（ノズル
ベーンの開度）の大きさを変化させることによって調整
される。こうしてノズルベーンを開閉させて上記排気ガ
スの流速調整を行うことにより、タービンホイールの回
転速度が調整され、ひいては燃焼室への空気の過給圧が
調整されるようになる。こうした調整を行うことによ
り、エンジンの出力向上と、燃焼室内及び吸気通路内の
過剰圧防止との両立が図られるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記排気ガ
ス流路は、その内壁やノズルベーンに排気ガス中の煤が
付着したり、これら内壁やノズルベーンが酸化したりす
ると、その流路面積が小さくなる。そして、このように
排気ガス流路の流路面積が小さくなると、ノズルベーン
の開度に対する排気ガスの流速が高まって、タービンホ
イール、すなわちターボチャージャの回転速度も、予め
想定されている速度より高まる傾向となる。

【０００７】従って、排気ガス流路のこのような状態
で、エンジンの回転速度が高まり、ターボチャージャに
供給される排気ガスの流量が増大されるようになると、
たとえ上記ノズルベーンを最大開度に制御したとして
も、ターボチャージャの回転速度が過剰に上昇し、適正
な過給圧が得られなくなるおそれがある。

【０００８】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、排気ガス流路の経時変化に
よってその流路面積が小さくなる場合であれ、これに伴
う過給圧の過剰な上昇を的確に抑制することのできる可
変容量型ターボチャージャを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。先
ず、請求項１に記載の発明は、エンジンの排気ガスが吹
き付けられることで回転するタービンホイールと、この
タービンホイールと一体に回転して同エンジンの燃焼室
に送り込まれる空気を過給するコンプレッサインペラ
と、前記タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの
流路の流路面積を可変とすべく開閉されるノズルベーン
とを備え、該ノズルベーンの開度制御に基づいて前記コ
ンプレッサインペラによる過給圧が調圧される可変容量
型ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーンの最大
開度側の所定開度で前記排気ガスの流路を強制拡大する
流路拡大手段を備えることをその要旨とする。

【００１０】通常、こうしたターボチャージャにおいて
は、ノズルベーンの開度が大きくなることで、排気ガス
流路の流路面積が拡大され、ひいてはタービンホイール
に吹き付けられる排気ガスの流速が低下する。すなわち
この場合、コンプレッサインペラによる過給圧は低くな
る。

【００１１】上記構成によれば、ノズルベーンを最大開
度側の所定開度にまで操作することで、こうしたノズル
ベーンの開度の増大に伴う上記流路面積の拡大に加え
て、同流路面積を更に強制拡大することができるように
なる。このため、上記ノズルベーンの開度の増大に伴う
流路面積の拡大が十分なものでなくなる場合であって
も、流路面積を強制拡大することができる。従って、排
気ガス流路の経時変化によってその流路面積が小さくな
る場合であれ、これに伴う過給圧の過剰な上昇を的確に
抑制することができるようになる。また、こうした流路
面積の強制拡大がノズルベーンの最大開度側のみで行わ
れるため、通常の過給圧制御領域でその効率が低下する
ことはない。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の可変容量型ターボチャージャにおいて、前記流路拡
大手段は、前記ノズルベーンが前記所定開度に制御され
るときにそのベーン先端と前記排気ガスの流路壁との間
の間隙を拡大すべく同流路壁に設けられた段差であるこ
とをその要旨とする。

【００１３】上記構成によれば、ノズルベーンの開度が
所定開度まで操作されたときには、ベーン先端と排気ガ
ス流路の流路壁との間の間隙が上記段差により拡大され
ることで、排気ガス流路の流路面積の強制拡大が図られ
るようになる。このため、上記流路拡大手段が簡素な構
造をもって容易に実現されるようになる。

【００１４】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の可変容量型ターボチャージャにおいて、前記段差の
設けられる流路壁が、前記タービンホイールのシュラウ
ド部であることをその要旨とする。

【００１５】通常、こうしたターボチャージャにあって
は、そのタービンホイールの回転軸に対して側方から排
気ガスが吹き付けられるように排気ガスの流路が設けら
れる。また、同タービンホイールに吹き付けられた後の
排気ガスは、同タービンホイールのシュラウド部を通じ
て排出される。すなわち、排気ガス流路とタービンホイ
ールのシュラウド部との境界では、排気ガスが通過する
通路の向きが変えられる。

【００１６】この点、上記構成によれば、こうした通路
の向きが変えられる部分に上記段差を形成するようにし
たことで、その加工、並びに上記流路拡大手段の実現が
容易になる。

【００１７】また、請求項４記載の発明は、請求項２ま
たは３記載の可変容量型ターボチャージャにおいて、前
記ノズルベーンの前記所定開度が、前記コンプレッサイ
ンペラによる過給圧を調圧するためのノズルベーン開度
制御における適合上限開度を超える開度であることをそ
の要旨とする。

【００１８】上記構成によれば、排気ガス流路の流路面
積が確保されているとき、すなわちノズルベーン開度制
御における通常の制御領域では、上記段差を設けたこと
に起因するターボチャージャの効率の低下を防止するこ
とができる。しかも、排気ガス流路の流路面積を確保で
きなくなったときには、ノズルベーンの開度を適合上限
開度を超えて所定開度まで大きくすることで、排気ガス
流路の流路面積を強制拡大することができる。従って、
通常の制御領域での効率低下を的確に防止した上で、流
路面積の縮小に起因する過給圧の過剰な上昇を抑制する
ことができるようになる。

【００１９】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の可変容量型ターボチャージャにおいて、前記段差
が、前記ノズルベーン開度制御における適合上限開度に
対応する位置を境に設けられてなることをその要旨とす
る。

【００２０】上記構成によれば、ノズルベーンの適合上
限開度を境とした上述した通常のノズルベーン開度制御
と上記段差に基づく排気ガス流路の流路面積の強制拡大
との切り替えをより的確に行うことができるようにな
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる可変容量型
ターボチャージャの一実施の形態について図１〜図７を
参照して説明する。

【００２２】図１に示されるように、この実施の形態の
ターボチャージャ２０は、エンジン１０の排気通路１１
を流れる排気ガスによって回転するタービンホイール２
１と、同エンジン１０の吸気通路１２内の空気を強制的
に燃焼室１６側へ送り込むコンプレッサインペラ２２と
を備えている。これらタービンホイール２１とコンプレ
ッサインペラ２２とは、ロータシャフト２３を介して一
体回転可能に連結されている。そして、タービンホイー
ル２１に排気ガスが吹き付けられて同ホイール２１が回
転すると、その回転はロータシャフト２３を介してコン
プレッサインペラ２２に伝達される。こうしてコンプレ
ッサインペラ２２が回転することにより、吸気通路１２
内の空気の圧力（過給圧）が高められ、その結果、空気
が強制的にエンジン１０の燃焼室１６に送り込まれるよ
うになる。

【００２３】なお、吸気通路１２内のコンプレッサイン
ペラ２２の下流には、スロットルバルブ１３が設けられ
ている。スロットルバルブ１３の開度は、車室内に設け
られたアクセル操作部材（図示略）の操作量に基づき調
節され、このスロットルバルブ１３の開度調節により燃
焼室１６内へ吸入される空気の量が調量される。

【００２４】また、吸気通路１２内において、上記スロ
ットルバルブ１３の下流には、同通路１２内の圧力を検
出する圧力センサ１４が設けられている。この圧力セン
サ１４は、吸気通路１２内の圧力に応じた検出信号を出
力する。

【００２５】更に、エンジン１０には、同エンジン１０
の出力軸（図示略）の回転速度を検出するエンジン回転
速度センサ１５が設けられている。このエンジン回転速
度センサ１５は、上記出力軸の回転速度に応じた検出信
号を出力する。

【００２６】次に、上記ターボチャージャ２０の具体的
構成を、図２及び図３を参照して詳しく説明する。図２
に示すように、ターボチャージャ２０は、センタハウジ
ング３１、コンプレッサハウジング３２及びタービンハ
ウジング３３を備えている。センタハウジング３１に
は、上記ロータシャフト２３がその軸線Ｌを中心に回転
可能に支持されている。このロータシャフト２３の一端
部（図中右端部）には、複数の羽根２２ａを備えた上記
コンプレッサインペラ２２が取り付けられている。ま
た、ロータシャフト２３の他端部（図中左端部）には、
同じく複数の羽根２１ａを備えた上記タービンホイール
２１が取り付けられている。

【００２７】センタハウジング３１の一端側には、コン
プレッサインペラ２２の外周を囲うように、しかも渦巻
き状に延びるかたちで上記コンプレッサハウジング３２
が取り付けられている。このようなコンプレッサハウジ
ング３２において、センタハウジング３１の反対側に位
置する部分には、前記エンジン１０の燃焼室１６に供給
される空気が導入される吸気入口３２ａが設けられてい
る。また、コンプレッサハウジング３２の内部には、同
ハウジング３２と同じく渦巻き状に延びて前記吸気通路
１２と連通するコンプレッサ通路３４が設けられてい
る。更に、コンプレッサハウジング３２には、吸気入口
３２ａを介して同ハウジング３２内に導入された空気を
コンプレッサ通路３４へ送り出すための送出通路３５が
設けられている。この送出通路３５は、コンプレッサ通
路３４に沿って設けられている。そして、ロータシャフ
ト２３の回転に基づきコンプレッサインペラ２２が軸線
Ｌを中心に回転すると、空気が吸気入口３２ａ、送出通
路３５及びコンプレッサ通路３４を介して吸気通路１２
へ強制的に送り出されるようになる。

【００２８】一方、センタハウジング３１の他端側に
は、タービンホイール２１の外周を囲うように、しかも
渦巻き状に延びるかたちで上記タービンハウジング３３
が取り付けられている。そしてこのタービンハウジング
３３内には、同ハウジング３３と同じく渦巻き状に延び
るスクロール通路３６が設けられている。このスクロー
ル通路３６は、前記エンジン１０の排気通路１１と連通
し、前記燃焼室１６からの排気ガスが同排気通路１１を
介して送り込まれる。

【００２９】また、タービンハウジング３３内には、ス
クロール通路３６内の排気ガスをタービンホイール２１
へ向けて吹き付けるための排気ガス流路３７が、そのス
クロール通路３６に沿って設けられている。この排気ガ
ス流路３７からのタービンホイール２１への排気ガスの
吹き付けによって、タービンホイール２１が軸線Ｌを中
心に回転するようになる。なお、タービンホイール２１
に吹き付けられた後の排気ガスは、タービンハウジング
３３においてセンタハウジング３１と反対側に位置する
部分に設けられた排気出口３３ａを介して触媒（図示
略）へ送り出される。

【００３０】次に、センタハウジング３１とタービンハ
ウジング３３との間に設けられて、上記排気ガス流路３
７を介してタービンホイール２１に吹き付けられる排気
ガスの流速を調整する可変ノズル機構４１について、図
３を参照して説明する。なお、図３（ａ）は同機構４１
の側断面図を示し、図３（ｂ）は同機構４１の正面図を
示している。

【００３１】これら図３（ａ），（ｂ）に示すように、
可変ノズル機構４１は、リング状に形成されたノズルバ
ックプレート４２を備えている。ノズルバックプレート
４２には、複数の軸４３が同プレート４２の円心を中心
として等角度毎に設けられている。各軸４３は、ノズル
バックプレート４２をその厚さ方向に貫通して回動可能
に支持されている。これら軸４３の一端部（図３（ａ）
中の左端部）には、ノズルベーン４４が固定されてい
る。また、軸４３の他端部（図３（ａ）中の右端部）に
は、同軸４３と直交してノズルバックプレート４２の外
縁部へ延びる開閉レバー４５が固定されている。開閉レ
バー４５の先端には二股に分岐した一対の挟持部４５ａ
が設けられている。

【００３２】各開閉レバー４５とノズルバックプレート
４２との間には、ノズルバックプレート４２と重なるよ
うに環状のリングプレート４６が設けられている。この
リングプレート４６は、その円心を中心に周方向へ回動
可能となっている。また、リングプレート４６にはその
円心を中心として等角度毎に複数のピン４７が設けられ
ており、それらピン４７が各開閉レバー４５の挟持部４
５ａ間に回動可能な状態で挟持されている。

【００３３】そして、リングプレート４６がその円心を
中心に回動されると、各ピン４７が各開閉レバー４５の
挟持部４５ａをリングプレート４６の回動方向へ押す。
その結果、それら開閉レバー４５は軸４３を回動させる
こととなり、軸４３の回動に伴い各ノズルベーン４４は
同軸４３を中心にして各々同期した状態で開閉動作す
る。また、隣合うノズルベーン４４間の間隙の大きさ
は、それらノズルベーン４４の同期した開閉動作に基づ
き変化する。

【００３４】上記構成の可変ノズル機構４１は、ノズル
バックプレート４２をボルト（図示略）でタービンハウ
ジング３３に固定することで、図２に示すように同ハウ
ジング３３に取り付けられる。こうしてタービンハウジ
ング３３に取り付けられた可変ノズル機構４１は、セン
タハウジング３１とタービンハウジング３３との間に位
置することとなる。この状態において、リングプレート
４６の外縁部（図中下端部）には軸線Ｌと同方向へ延び
るピン５２が設けられ、そのピン５２には可変ノズル機
構４１を駆動するための駆動機構５１が連結される（図
２参照）。

【００３５】駆動機構５１は、センタハウジング３１に
上記ピン５２と同方向へ延びた状態で回動可能に支持さ
れた支軸５３を備えている。この支軸５３の一端部（図
中左端部）には、上記ピン５２に対して回動可能に連結
された駆動レバー５４が固定されている。また、支軸５
３の他端部（図中右端部）には、アクチュエータ５６に
連結された操作片５５が固定されている。

【００３６】そして、アクチュエータ５６の駆動により
操作片５５が操作されて支軸５３が回動すると、支軸５
３の回動に伴い駆動レバー５４が支軸５３を中心に回動
する。その結果、リングプレート４６が、駆動レバー５
４によりピン５２を介して周方向に押され、軸線Ｌを中
心に回動することとなる。このリングプレート４６の回
動により、隣合うノズルベーン４４間の間隙の大きさ
（絞り度合い）が調整され、このノズルベーン４４によ
る絞り度合いの調整に基づき、スクロール通路３６から
排気ガス流路３７を介してタービンホイール２１へ吹き
付けられる排気ガスの流速が調節される。

【００３７】更に、タービンホイール２１へ吹き付けら
れる排気ガスの流速を調節することにより、タービンホ
イール２１、ロータシャフト２３及びコンプレッサイン
ペラ２２の回転速度が適宜に調節され、ひいては過給圧
が調整される。こうした過給圧の調整を行うことによ
り、エンジン１０の出力向上と燃焼室１６内の過剰圧防
止との両立が図られるようになる。

【００３８】ここで、過給圧とノズルベーン４４の開度
との関係を図４のグラフに示す。なお、図４（ａ）はエ
ンジン１０の回転速度が比較的低いときにおける過給圧
とノズルベーン４４の開度との関係を示し、図４（ｂ）
はエンジン１０の回転速度が比較的高いときにおける過
給圧とノズルベーン４４の開度との関係を示している。

【００３９】同図４（ａ）に示されるように、エンジン
１０の回転速度が比較的低いときにおける過給圧は、ノ
ズルベーン４４全閉付近にて最大となり、ノズルベーン
４４の開度が増大するほど徐々に低下するような推移態
様を示す。

【００４０】一方、図４（ｂ）に示されるように、エン
ジン１０の回転速度が比較的高いときにおける過給圧
は、ノズルベーン４４の半開付近にて過給圧が最大とな
る。また、ノズルベーン４４が全開から半開に至る領域
ａではノズルベーン４４の開度増大に伴い過給圧が徐々
に高くなり、ノズルベーン４４が半開から全開に至る領
域ｂではノズルベーン４４の開度増大に伴い過給圧が徐
々に低下するような推移態様を示す。

【００４１】上述した過給圧の調整は、図４（ａ），
（ｂ）に示されるノズルベーン４４の開度に対する過給
圧の推移特性をふまえ、実際の過給圧がエンジン１０の
運転状態に基づき設定される目標過給圧に近づくようノ
ズルベーン４４の開度を制御することによって行われ
る。なお、こうしたノズルベーン４４の開度の制御は、
開度制御装置（図示略）により、前記圧力センサ１４や
エンジン回転速度センサ１５の検出信号等といったエン
ジン１０の運転状態に基づき実行される。

【００４２】ここで、本実施の形態のターボチャージャ
２０は、上記排気ガス流路３７の前述した排気ガス中の
煤の付着や、酸化等による経時変化により、同流路３７
の流路面積が小さくなったとき、上記ノズルベーン４４
が最大開度側に制御される所定の条件下において、その
流路面積を強制拡大することができる構成になってい
る。

【００４３】図５に、先の図２のＡ部を拡大した図を示
し、以下、この図５を参照して、こうした排気ガス流路
３７の流路面積を強制拡大する構成について詳細に説明
する。

【００４４】同図５に示されるように、上記排気ガス流
路３７の流路壁のうちタービンホイール２１のシュラウ
ド部２１ｂ側には、ノズルベーン４４の先端側（同シュ
ラウド２１ａ側）において同流路３７の流路面積を拡大
する段差６０が形成されている。

【００４５】そして、上述のノズルベーン４４の開度制
御においては、上記開度制御装置により、上記圧力セン
サ１４により検出される吸気通路１２内の圧力、すなわ
ち過給圧に基づいて、 （イ）ノズルベーン４４の開度制御における通常の制御
領域において通常に過給圧の制御が可能であるときに
は、同制御におけるノズルベーン４４の適合上限開度
を、ベーン先端が上記段差６０が形成されている部分と
形成されていない部分との境界に位置する開度に設定す
る（図５の実線部参照）とともに、同適合上限開度を超
えない範囲にてノズルベーン４４の開度を制御する。 （ロ）上記適合上限開度において、検出される過給圧が
異常に高いときには、ノズルベーン４４の開度を、上記
適合上限開度を超える開度（ベーン先端が段差６０を超
える開度；図５の一点鎖線部参照）まで大きくするよう
に制御する。といった態様にて、ノズルベーン４４の開
度が制御される。

【００４６】図６に、こうしたノズルベーン４４のベー
ン先端と段差６０との位置関係を模式的に示し、以下、
その作用について説明する。同図６に実線にて示すよう
に、上記開度制御における通常制御時、すなわち上記
（イ）の制御時には、ノズルベーン４４Ｂのベーン先端
と隣合うノズルベーン４４Ｂ’との最小距離Ｗ１によ
り、排気ガス流路３７の流路面積が制限される。

【００４７】一方、同図６に一点鎖線にて示すように、
上記（ロ）の制御時には、ノズルベーンの開度が更にノ
ズルベーン４４Ｃ，４４Ｃ’に示す位置にまで大きくな
るように制御され、同ノズルベーン４４Ｃのベーン先端
と隣合うノズルベーン４４Ｃ’との最小距離Ｗ２も大き
くなる。しかも、このとき、上記段差６０により、これ
らノズルベーン４４Ｃ，４４Ｃ’のベーン先端と排気ガ
ス流路３７の流路壁との間の間隙が拡大されるために、
間隙が拡大される部分（ベーン先端）における絞り効果
が更に弱められることとなる。

【００４８】図７に、ノズルベーン４４の開度と、排気
ガス流路３７を通過する排気ガスの流量及び流速との関
係の一例を示す。なお、図７（ａ）はノズルベーン４４
の開度と排気ガス流路３７を通過する排気ガスの流量と
の関係を示し、図７（ｂ）はノズルベーン４４の開度と
排気ガス流路３７を通過する排気ガスの流速との関係を
示している。

【００４９】以下、この図７を参照して、排気ガス流路
３７の異常時において流路面積の制限が緩和されること
による、同流路３７を通過する排気ガス流速の低下態様
を説明する。

【００５０】排気ガス流路３７の異常によってその流路
面積が小さくなったときには、流路面積が確保されてい
るとき（同図７中の実線部）と比較して、同流路３７内
を通過する排気ガスの流量が低下するとともに、この流
量の低下に伴ってその流速が上昇する（同図７中の一点
鎖線部）。

【００５１】こうした排気ガスの流速の上昇に伴って過
給圧が上昇する場合であっても、上記ノズルベーン４４
の開度を適合上限開度ＷＬを超えて大きくすることで、
排気ガスの流量が増大するとともに、この流量の増大に
伴ってその流速が下降するようになる。そして、排気ガ
スの流速の下降に伴って過給圧が低下し、その結果、過
給圧の過剰な上昇が抑制されるようになる。

【００５２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、以下に記載する効果が得られるようになる。 （１）排気ガス流路３７の流路面積が小さくなったとき
に、ノズルベーン４４が最大開度側に制御される所定の
条件下において、その流路面積が強制拡大される構成に
した。このため、同排気ガス流路３７の異常時に、ノズ
ルベーン４４の開度の増大に伴う流路面積の拡大に加え
て、同流路面積を更に強制拡大することができるように
なる。従って、排気ガス流路３７の経時変化によってそ
の流路面積が小さくなる場合であれ、これに伴う過給圧
の過剰な上昇を的確に抑制することができるようにな
る。

【００５３】（２）また、こうした排気ガス流路３７の
流路面積の強制拡大が、上記所定の条件下においてのみ
行われるために、通常の過給圧制御領域でその効率が低
下することがない。

【００５４】（３）ノズルベーン４４が最大開度側に制
御される所定の条件下において、同ノズルベーン４４の
ベーン先端と排気ガス流路３７の流路壁との間隙を強制
拡大する段差６０を形成した。このため、間隙が拡大さ
れる部分（ベーン先端）における絞り効果を弱めること
ができ、その結果、排気ガス流路３７の流路面積を強制
拡大することができる。従って、排気ガス流路３７の流
路面積の強制拡大を、段差６０を設けるといった簡素な
構造をもって容易に実現することができるようになる。

【００５５】（４）また、こうした段差６０を、排気ガ
ス流路３７の流路壁のうちタービンホイール２１のシュ
ラウド部２１ｂ側に形成するようにしたために、その加
工、並びに同流路３７の流路面積の強制拡大の実現が容
易となる。

【００５６】（５）所定の条件下に対応するノズルベー
ン４４の開度を、その開度制御における適合上限開度Ｗ
Ｌを超える開度に設定するようにした。このため、同開
度制御における通常の制御領域において、上記段差６０
を設けたことに起因するターボチャージャ２０の効率の
低下を防止することができる。しかも、排気ガス流路３
７の異常時には、ノズルベーン４４の開度を適合上限開
度ＷＬを超える上記開度にまで操作することで、排気ガ
ス流路３７の流路面積を強制拡大することができる。従
って、通常の制御領域での効率低下を的確に防止した上
で、流路面積の縮小に起因する過給圧の過剰な上昇を速
やかに抑制することができるようになる。

【００５７】（６）また、適合上限開度ＷＬを、ベーン
先端が上記段差６０が形成されている部分と形成されて
いない部分との境界に位置する開度に設定するようにし
た。このため、ノズルベーン４４の適合上限開度ＷＬを
境とした通常のノズルベーン４４の開度制御と、上記段
差６０に基づく排気ガス流路３７の流路面積の強制拡大
との切り替えをより的確に行うことができるようにな
る。

【００５８】なお、上記実施の形態は、以下のように変
更して実施することもできる。 ・上記実施の形態では、段差６０を排気ガス流路３７と
タービンホイール２１のシュラウド部２１ｂとの境界に
形成するようにしたが、ノズルベーン４４のベーン先端
における絞り効果を弱めることのできる部分であれば、
どのような部分に形成するようにしてもよい。

【００５９】・上記実施の形態では、ノズルベーン４４
の開度制御において、通常の制御領域であるときにおけ
る適合上限開度ＷＬを、ベーン先端が上記段差６０が形
成されている部分と形成されていない部分との境界にあ
たる位置に設定するようにしたが、この適合上限開度
は、ベーン先端が同境界を超えない開度であれば、どの
ような位置に設定するようにしてもよい。

【００６０】・上記実施の形態では、排気ガス流路３７
の通路面積を拡大する段差６０を形成し、同段差６０に
より、ベーン先端と排気ガス流路３７の流路壁との間隙
を大きくすることで、当該流路面積を強制拡大するよう
にしたが、この強制拡大するための構造は任意である。
他に例えば、排気ガス流路３７の流路面積を拡大可能な
ようにその流路壁を操作可能な構造とし、同流路壁の操
作によってベーン先端と流路壁との間隙を大きくするよ
うにしてもよい。こうした構成によっても、構造が複雑
になるとはいえ、上記実施の形態と同様の作用効果を奏
することはできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターボチャージャとエンジンとの関係を示す概
略構成図。

【図２】本発明にかかる可変容量型ターボチャージャに
ついてその一実施の形態の断面構造を示す断面図。

【図３】同ターボチャージャにおけるノズルベーンを開
閉動作させるための可変ノズル機構を示す断面図及び正
面図。

【図４】ノズルベーンの開度と過給圧との関係を示すグ
ラフ。

【図５】図２のＡ部を拡大して示す拡大図。

【図６】ノズルベーンと段差との位置関係を模式的に示
す略図。

【図７】ノズルベーンの開度と排気ガス流量及び排気ガ
ス流速との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…排気通路、１２…吸気通路、１
３…スロットルバルブ、１４…圧力センサ、１５…エン
ジン回転速度センサ、１６…燃焼室、２０…ターボチャ
ージャ、２１…タービンホイール、２１ａ…羽根、２２
…コンプレッサインペラ、２２ａ…羽根、２３…ロータ
シャフト、３１…センタハウジング、３２…コンプレッ
サハウジング、３２ａ…吸気入口、３３…タービンハウ
ジング、３３ａ…排気出口、３４…コンプレッサ通路、
３５…送出通路、３６…スクロール通路、３７…排気ガ
ス流路、４１…可変ノズル機構、４２…ノズルバックプ
レート、４３…軸、４４、４４Ｂ，４４Ｂ’，４４Ｃ，
４４Ｃ’…ノズルベーン、４５…開閉レバー、４５ａ…
挟持部、４６…リングプレート、４７…ピン、５１…駆
動機構、５２…ピン、５３…支軸、５４…駆動レバー、
５５…操作片、５６…アクチュエータ、６０…段差。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気ガスが吹き付けられること
   で回転するタービンホイールと、このタービンホイール
   と一体に回転して同エンジンの燃焼室に送り込まれる空
   気を過給するコンプレッサインペラと、前記タービンホ
   イールに吹き付けられる排気ガスの流路の流路面積を可
   変とすべく開閉されるノズルベーンとを備え、該ノズル
   ベーンの開度制御に基づいて前記コンプレッサインペラ
   による過給圧が調圧される可変容量型ターボチャージャ
   において、 前記ノズルベーンの最大開度側の所定開度で前記排気ガ
   スの流路を強制拡大する流路拡大手段を備えることを特
   徴とする可変容量型ターボチャージャ。
2. 【請求項２】前記流路拡大手段は、前記ノズルベーンが
   前記所定開度に制御されるときにそのベーン先端と前記
   排気ガスの流路壁との間の間隙を拡大すべく同流路壁に
   設けられた段差である請求項１記載の可変容量型ターボ
   チャージャ。
3. 【請求項３】前記段差の設けられる流路壁が、前記ター
   ビンホイールのシュラウド部である請求項２記載の可変
   容量型ターボチャージャ。
4. 【請求項４】前記ノズルベーンの前記所定開度が、前記
   コンプレッサインペラによる過給圧を調圧するためのノ
   ズルベーン開度制御における適合上限開度を超える開度
   である請求項２または３記載の可変容量型ターボチャー
   ジャ。
5. 【請求項５】前記段差が、前記ノズルベーン開度制御に
   おける適合上限開度に対応する位置を境に設けられてな
   る請求項４記載の可変容量型ターボチャージャ。