JP6098233B2 - Variable capacity turbocharger - Google Patents

Variable capacity turbocharger Download PDF

Info

Publication number
JP6098233B2
JP6098233B2 JP2013040729A JP2013040729A JP6098233B2 JP 6098233 B2 JP6098233 B2 JP 6098233B2 JP 2013040729 A JP2013040729 A JP 2013040729A JP 2013040729 A JP2013040729 A JP 2013040729A JP 6098233 B2 JP6098233 B2 JP 6098233B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
variable
nozzle
turbine
ring
base ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013040729A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014169641A (en
Inventor
智裕 井上
智裕 井上
貴男 淺川
貴男 淺川
健一 瀬川
健一 瀬川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2013040729A priority Critical patent/JP6098233B2/en
Priority to DE112014001084.7T priority patent/DE112014001084T5/en
Priority to PCT/JP2014/051787 priority patent/WO2014132727A1/en
Priority to CN201480004007.9A priority patent/CN104884761B/en
Publication of JP2014169641A publication Critical patent/JP2014169641A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6098233B2 publication Critical patent/JP6098233B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/24Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

本発明は、可変容量型過給機関する。 The present invention relates to a variable capacity turbocharger.

近年、可変容量型過給機に装備される可変ノズルユニットについて種々の開発がなされており、本願の出願人も既に可変ノズルユニットについて開発して出願している(特許文献1から特許文献3等参照)。そして、先行技術に係る可変ノズルユニットの具体的な構成は、次のようになる。   In recent years, various developments have been made on variable nozzle units equipped in variable capacity turbochargers, and the applicant of the present application has already developed and applied for variable nozzle units (Patent Documents 1 to 3, etc.). reference). The specific configuration of the variable nozzle unit according to the prior art is as follows.

タービンハウジング内には、第1ベースリングがタービンインペラと同心状に配設されており、この第1ベースリングに対してタービンインペラの軸方向に離隔した位置には、第2ベースリングが第1ベースリングと一体的に設けられている。また、第1ベースリングの対向面と第2ベースリングの対向面との間には、複数の可変ノズルがタービンインペラを囲むように円周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズルは、設定した回動範囲(所定の回動範囲)内でタービンインペラの軸心に平行な軸心周りに開閉方向(開方向及び閉方向)へ回動可能である。更に、第1ベースリングの対向面の反対面側に区画形成したリンク室には、複数の可変ノズルを前記回動範囲内で開閉方向へ同期して回動させるためのリンク機構が配設されている。ここで、複数の可変ノズルを開方向へ同期して回動させると、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積(スロート面積)が大きくなると共に、複数の可変ノズルを閉方向へ同期して回動させると、前記排気ガスの流路面積が小さくなるようになっている。   A first base ring is disposed concentrically with the turbine impeller in the turbine housing, and the second base ring is located at a position spaced apart from the first base ring in the axial direction of the turbine impeller. It is provided integrally with the base ring. A plurality of variable nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the turbine impeller between the opposing surface of the first base ring and the opposing surface of the second base ring. Can be rotated in an opening / closing direction (opening direction and closing direction) around an axis parallel to the axis of the turbine impeller within a set rotation range (predetermined rotation range). Furthermore, a link mechanism for rotating the plurality of variable nozzles synchronously in the opening / closing direction within the rotation range is disposed in the link chamber formed on the opposite side of the opposing surface of the first base ring. ing. Here, when the plurality of variable nozzles are rotated in synchronization with the opening direction, the flow area (throat area) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side increases and the plurality of variable nozzles are synchronized in the closing direction. Then, the exhaust gas passage area is reduced when it is rotated.

特開2010−65591号公報JP 2010-65591 A 特開2009−243431号公報JP 2009-243431 A 特開2009−243300号公報JP 2009-243300 A

ところで、可変容量型過給機を過給エンジンシステムに用いる場合には、過給エンジンシステムのエンジンの燃費を向上させるため、次の2つの特性(性能)が要求される。即ち、第1の特性は、エンジン回転数が低く、排気ガスの流量が少ない低流量域におけるタービン効率(エンジン低回転域におけるタービン効率)の高効率化であり、第2の特性は、エンジン回転数が高く、排気ガスの流量が多い大流量域におけるタービン容量(エンジン高回転域におけるタービン容量)の大容量化である。   By the way, when a variable capacity supercharger is used in a supercharged engine system, the following two characteristics (performance) are required in order to improve the fuel efficiency of the engine of the supercharged engine system. That is, the first characteristic is an increase in turbine efficiency in a low flow rate region where the engine speed is low and the exhaust gas flow rate is small (turbine efficiency in the engine low rotation region), and the second characteristic is engine rotation. This is an increase in the turbine capacity (turbine capacity in the high engine speed range) in a large flow rate region where the number is high and the exhaust gas flow rate is large.

しかしながら、低流量域におけるタービン効率の高効率化と大流量域におけるタービン容量の大容量化はトレードオフの関係にあり、2つの特性を両立させることは困難であった。   However, increasing the turbine efficiency in the low flow rate region and increasing the turbine capacity in the large flow rate region are in a trade-off relationship, and it has been difficult to make the two characteristics compatible.

そこで、本発明は、前述の問題を解決すること目的とする。 The present invention aims at solving the aforementioned problems.

本願の発明者は、前述の問題を解決するために試行錯誤を繰り返して、新規な知見を見出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。本発明の特徴を説明する前に、新規な知見を見出すまでの経緯について説明する。   The inventor of the present application has repeated trial and error in order to solve the above-described problems, and has found new knowledge, and has completed the present invention based on the knowledge. Before explaining the features of the present invention, the process until finding new knowledge will be described.

図9(a)(b)に示す従来例に係る可変容量型過給機200、及び図10(a)(b)に示す発明例に係る可変容量型過給機300を試作した。ここで、従来例に係る可変容量型過給機200にあっては、各可変ノズルの開閉方向の回動中に、各可変ノズルの後縁が第1ベースリングの対向面の内縁及び第2ベースリングの対向面の内縁から突出しないようになっている。また、発明例に係る可変容量型過給機200にあっては、各可変ノズルを回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、各可変ノズルの後縁が第2ベースリングの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出するようになっている。ここで、図9(b)及び図10(b)において、実線で示す可変ノズルは、回動範囲の開き側の回動端に位置しており、仮想線で示す可変ノズルは、回動範囲の閉じ側の回動端に位置している。   A variable capacity supercharger 200 according to the conventional example shown in FIGS. 9A and 9B and a variable capacity supercharger 300 according to the invention example shown in FIGS. 10A and 10B were prototyped. Here, in the variable capacity supercharger 200 according to the conventional example, the trailing edge of each variable nozzle is the inner edge of the opposing surface of the first base ring and the second edge during rotation of each variable nozzle in the opening / closing direction. It does not protrude from the inner edge of the opposing surface of the base ring. Further, in the variable capacity supercharger 200 according to the invention example, when each variable nozzle is rotated in the opening direction to the rotation end on the opening side of the rotation range, the trailing edge of each variable nozzle is the first. 2 It protrudes radially inward with respect to the inner edge of the opposing surface of the base ring. Here, in FIGS. 9B and 10B, the variable nozzle indicated by the solid line is located at the rotation end on the open side of the rotation range, and the variable nozzle indicated by the phantom line is the rotation range. It is located at the rotation end of the closed side.

そして、従来例に係る可変容量型過給機200及び発明例に係る可変容量型過給機300について性能試験を行い、その結果として、流量(試験ガスの流量)とタービン効率との関係についてまとめると、図11に示すようになる。   Then, a performance test is performed on the variable capacity supercharger 200 according to the conventional example and the variable capacity supercharger 300 according to the invention example, and as a result, the relationship between the flow rate (flow rate of the test gas) and the turbine efficiency is summarized. As shown in FIG.

即ち、発明例に係る可変容量型過給機300は、小流量域において従来例に係る可変容量型過給機200と同等のタービン効率を維持しつつ、大流量域において従来例に係る可変容量型過給機200よりも流量を増大させることができることが判明した。つまり、本願の発明者は、各可変ノズルを回動範囲の開き側の回動端側(開き側の回動端付近)まで開方向へ回動させると、各可変ノズルの後縁が第2ベースリングの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出するようになっている場合には、小流量領域において十分なタービン効率を維持しつつ、大流量域において排気ガスの流量を増大させることができるという、知見を見出すことができた。これは、スロート(見かけのスロート)の位置がガスの流れ方向の上流側へ変位して、大流量域においてスロート面積(見かけのスロート面積)が拡大したことによるものと考えられる。また、各可変ノズルを回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、各可変ノズルの後縁が第1ベースリングの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出するようになっている場合にも、同様の現象が生じるものと考えられる。   That is, the variable capacity supercharger 300 according to the invention example maintains the same turbine efficiency as that of the variable capacity supercharger 200 according to the conventional example in the small flow rate range, and the variable capacity according to the conventional example in the large flow rate range. It has been found that the flow rate can be increased as compared with the type supercharger 200. That is, when the inventors of the present application rotate each variable nozzle in the opening direction to the opening side rotation end side (near the opening side rotation end) of the rotation range, the trailing edge of each variable nozzle is the second. When projecting inward in the radial direction with respect to the inner edge of the opposing surface of the base ring, increase the exhaust gas flow rate in the large flow rate region while maintaining sufficient turbine efficiency in the small flow rate region. I was able to find out that I could do it. This is considered to be because the position of the throat (apparent throat) was displaced upstream in the gas flow direction, and the throat area (apparent throat area) was increased in the large flow rate region. Further, when each variable nozzle is rotated in the opening direction to the opening end on the opening side of the rotation range, the rear edge of each variable nozzle protrudes radially inward with respect to the inner edge of the opposing surface of the first base ring. It is considered that the same phenomenon occurs even when it is configured to do so.

本発明の態様は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する可変容量型過給機であって、タービンハウジング内に配設された第1ベースリングと、前記第1ベースリングに対してタービンインペラの軸方向に離隔対向した位置に設けられた第2ベースリングと、前記第1ベースリングの対向面と前記第2ベースリングの対向面との間に前記タービンハウジングを囲むように円周方向に沿って配設され、設定した回動範囲(所定の回動範囲)内で開閉方向(開方向及び閉方向)へ回動可能な複数の可変ノズルと、を具備し、前記タービンハウジングの内部における前記タービンインペラの入口側に少なくとも前記第2ベースリングの内周側部分を収容する環状の収容凹部が形成され、前記タービンハウジングの前記収容凹部の外周面と前記第2ベースリングの内周面との間に環状の隙間が形成され、各可変ノズルの後縁は、各可変ノズルを前記回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、前記第2ベースリングの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出するようになっていることである。 An aspect of the present invention is a variable capacity supercharger that supercharges air supplied to the engine side using energy of exhaust gas from an engine, and is a first one disposed in a turbine housing. A base ring, a second base ring provided at a position opposed to the first base ring in the axial direction of the turbine impeller, an opposing surface of the first base ring, and an opposing surface of the second base ring Are arranged along the circumferential direction so as to surround the turbine housing, and are capable of rotating in the opening and closing directions (opening direction and closing direction) within a set rotation range (predetermined rotation range). An annular housing recess for housing at least the inner peripheral side portion of the second base ring on the inlet side of the turbine impeller inside the turbine housing. An annular gap is formed between the outer surface and the inner peripheral surface of the second base ring of the concave of the bottle housing, the rear edge of each variable nozzle, each variable nozzle opening side of the turning range When it is turned in the opening direction to the turning end side, it protrudes radially inward with respect to the inner edge of the opposing surface of the second base ring.

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意であって、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。また、「後縁」とは、排気ガスの流れ方向の下流端のことをいう。   In the specification and claims of the present application, “arranged” means not only directly disposed but also indirectly disposed through another member. In addition, the term “provided” means that it is indirectly provided through another member in addition to being directly provided. Further, the “rear edge” refers to a downstream end in the exhaust gas flow direction.

本発明の態様によると、前記可変容量型過給機の運転中、エンジン回転数が低く、排気ガスの流量が低流量域にある場合には、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを閉方向へ同期して回動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積(スロート面積)を小さくして、排気ガスの流速を高くして、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保する。一方、エンジン回転数が高く、排気ガスの流量が大流量域にある場合には、前記リンク機構を作動させつつ、複数の前記可変ノズルを開方向へ同期して回動させることより、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスのガス流路面積を大きくして、前記タービンインペラ側に多量の排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、前記タービンインペラによって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる(前記可変容量型過給機の通常の作用)。 According to the aspect of the present invention, when the variable capacity supercharger is in operation, when the engine speed is low and the flow rate of the exhaust gas is in the low flow rate range, the link mechanism is operated and the plurality of variable By rotating the nozzle synchronously in the closing direction, the gas flow passage area (throat area) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side is reduced, the flow velocity of the exhaust gas is increased, and the turbine impeller Ensure sufficient work load. On the other hand, when the engine speed is high and the flow rate of the exhaust gas is in the large flow rate range, the plurality of variable nozzles are rotated in synchronization with the opening direction while operating the link mechanism. The gas passage area of the exhaust gas supplied to the impeller side is increased, and a large amount of exhaust gas is supplied to the turbine impeller side. Thus, the turbine impeller can generate the rotational force sufficiently and stably regardless of the flow rate of the exhaust gas (normal operation of the variable displacement supercharger).

各可変ノズルを前記回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、各可変ノズルの後縁が前記第2ベースリングの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出するようになっているため、前述の新規な知見を適用すると、前記可変容量型過給機の運転中、小流量域において十分なタービン効率を維持しつつ、大流量域において排気ガスの流量を増大させることができる(前記可変容量型過給機の特有の作用)。
When each variable nozzle is rotated in the opening direction to the rotation end on the opening side of the rotation range, the rear edge of each variable nozzle protrudes radially inward with respect to the inner edge of the opposing surface of the second base ring. Therefore, when the above-described new knowledge is applied, the flow rate of the exhaust gas in the large flow rate region is maintained while maintaining sufficient turbine efficiency in the small flow rate region during operation of the variable capacity turbocharger. (A characteristic action of the variable capacity supercharger).

本発明によれば、前記可変容量型過給機の運転中に、小流量域において十分なタービン効率を維持しつつ、大流量域において排気ガスの流量を増大させることができるため、低流量域におけるタービン効率の高効率化と、大流量域におけるタービン容量の大容量化を両立させて、エンジンの燃費を十分に向上させることができる。   According to the present invention, the exhaust gas flow rate can be increased in the large flow rate region while maintaining sufficient turbine efficiency in the small flow rate region during the operation of the variable capacity supercharger. Thus, the fuel efficiency of the engine can be sufficiently improved by satisfying both the improvement of the turbine efficiency and the increase of the turbine capacity in the large flow rate range.

図1は、図3における矢視部Iの拡大図である。FIG. 1 is an enlarged view of an arrow I in FIG. 図2は、図3におけるII-II線に沿った拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 図3は、図7における矢視部IIIの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the arrow III in FIG. 図4は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットの大部分を示す図である。FIG. 4 is a view showing most of the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention. 図5(a)は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットにおけるノズルリングを示す図、図5(b)は、図5(a)におけるVB-VB線に沿った断面図である。FIG. 5A is a view showing a nozzle ring in the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line VB-VB in FIG. 図6(a)は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットにおけるサポートリングを示す図、図6(b)は、図6(a)におけるVIB-VIB線に沿った断面図である。6A is a view showing a support ring in the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VIB-VIB in FIG. 6A. 図7は、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機の正断面図である。FIG. 7 is a front sectional view of the variable capacity supercharger according to the embodiment of the present invention. 図8は、本発明の他の実施形態の特徴部分を説明する図であって、図1に相当する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a characteristic part of another embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 図9(a)は、従来例に係る可変容量型過給機の模式的な部分断面図、図9(b)は、図9(a)におけるIXB-IXB線に沿った断面図である。FIG. 9A is a schematic partial cross-sectional view of a variable capacity supercharger according to a conventional example, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IXB-IXB in FIG. 9A. 図10(a)は、発明例に係る可変容量型過給機の模式的な部分断面図、図10(b)は、図10(a)におけるXB-XB線に沿った断面図である。FIG. 10A is a schematic partial cross-sectional view of the variable capacity supercharger according to the invention example, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line XB-XB in FIG. 図11は、従来例に係る可変容量型過給機及び発明例に係る可変容量型過給機について性能試験の結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the results of performance tests for the variable capacity supercharger according to the conventional example and the variable capacity supercharger according to the invention example.

[本発明の実施形態]
本発明の実施形態について図1から図7を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「R」は、右方向、「L」は、左方向である。
Embodiment of the present invention
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in the drawing, “R” is the right direction and “L” is the left direction.

図7に示すように、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機1は、エンジン(図示省略)からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給(圧縮)するものである。そして、可変容量型過給機1の具体的な構成等は、以下のようになる。   As shown in FIG. 7, the variable displacement supercharger 1 according to the embodiment of the present invention supercharges (compresses) the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine (not shown). ) The specific configuration of the variable capacity supercharger 1 is as follows.

可変容量型過給機1は、ベアリングハウジング3を具備しており、ベアリングハウジング3内には、ラジアルベアリング5及び一対のスラストベアリング7が設けられている。また、複数のベアリング5,7には、左右方向へ延びたロータ軸(タービン軸)9が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング3には、ロータ軸9が複数のベアリング5,7を介して回転可能に設けられている。   The variable capacity supercharger 1 includes a bearing housing 3, and a radial bearing 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3. In addition, a rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the left-right direction is rotatably provided in the plurality of bearings 5, 7. In other words, the rotor shaft 9 is provided in the bearing housing 3. , 7 are rotatably provided.

ベアリングハウジング3の右側には、コンプレッサハウジング11が設けられており、このコンプレッサハウジング11内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ13がその軸心(換言すれば、ロータ軸9の軸心)C周りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサインペラ13は、ロータ軸9の右端部に一体的に連結されたコンプレッサホイール(コンプレッサディスク)15と、このコンプレッサホイール15の外周面に周方向に等間隔に設けられた複数のコンプレッサブレード17とを備えている。   A compressor housing 11 is provided on the right side of the bearing housing 3, and a compressor impeller 13 for compressing air using centrifugal force is disposed in the compressor housing 11 (in other words, the rotor shaft 9 Is provided to be rotatable around C. The compressor impeller 13 includes a compressor wheel (compressor disk) 15 integrally connected to the right end of the rotor shaft 9 and a plurality of compressor blades provided on the outer peripheral surface of the compressor wheel 15 at equal intervals in the circumferential direction. 17.

コンプレッサハウジング11におけるコンプレッサインペラ13の入口側(空気の流れ方向の上流側)には、空気を導入するための空気導入口19が形成されており、この空気導入口19は、空気を浄化するエアクリーナ(図示省略)に接続可能である。また、ベアリングハウジング3とコンプレッサハウジング11との間におけるコンプレッサインペラ13の出口側(空気の流れ方向の下流側)には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路21が形成されている。更に、コンプレッサハウジング11の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路23が形成されており、このコンプレッサスクロール流路23は、ディフューザ流路21に連通してある。そして、コンプレッサハウジング11の適宜位置には、圧縮された空気を排出するための空気排出口25が形成されており、この空気排出口25は、コンプレッサスクロール流路23に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド(図示省略)に接続可能である。   An air introduction port 19 for introducing air is formed on the inlet side of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11 (upstream side in the air flow direction). The air introduction port 19 is an air cleaner that purifies the air. (Not shown) can be connected. Further, an annular diffuser passage 21 that pressurizes compressed air is formed on the outlet side of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11 (downstream side in the air flow direction). Further, a spiral compressor scroll passage 23 is formed inside the compressor housing 11, and the compressor scroll passage 23 communicates with the diffuser passage 21. An air discharge port 25 for discharging compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 11, and this air discharge port 25 communicates with the compressor scroll passage 23, and Can be connected to an intake manifold (not shown).

図3及び図7に示すように、ベアリングハウジング3の左側には、タービンハウジング27が設けられており、このタービンハウジング27内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させるタービンインペラ29が軸心(タービンインペラ29の軸心、換言すれば、ロータ軸9の軸心)C周りに回転可能に設けられている。また、このタービンインペラ29は、ロータ軸9の左端部に一体的に設けられたタービンホイール(タービンディスク)31と、このタービンホイール31の外周面に周方向に等間隔に設けられた複数のタービンブレード33とを備えている。ここで、複数のタービンブレード33の先端縁33aは、タービンハウジング27のシュラウド壁27sに覆われている。   As shown in FIGS. 3 and 7, a turbine housing 27 is provided on the left side of the bearing housing 3, and a rotational force (rotational torque) is generated in the turbine housing 27 using the pressure energy of the exhaust gas. The turbine impeller 29 for generating the engine shaft is provided so as to be rotatable around an axis C (the axis of the turbine impeller 29, in other words, the axis of the rotor shaft 9). The turbine impeller 29 includes a turbine wheel (turbine disk) 31 provided integrally with the left end portion of the rotor shaft 9 and a plurality of turbines provided on the outer peripheral surface of the turbine wheel 31 at equal intervals in the circumferential direction. And a blade 33. Here, tip edges 33 a of the plurality of turbine blades 33 are covered with a shroud wall 27 s of the turbine housing 27.

タービンハウジング27の適宜位置には、排気ガスを導入するためのガス導入口35が形成されており、このガス導入口35は、エンジンの排気マニホールド(図示省略)に接続可能である。また、タービンハウジング27の内部におけるタービンインペラ29の入口側(排気ガスの流れ方向の上流側)には、渦巻き状のタービンスクロール流路37が形成されており、このタービンスクロール流路37は、ガス導入口35に連通してある。更に、タービンハウジング27におけるタービンインペラ29の出口側(排気ガスの流れ方向の下流側)には、排気ガスを排出するためのガス排出口39が形成されており、このガス排出口39は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置(図示省略)に接続可能である。   A gas introduction port 35 for introducing exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 27, and this gas introduction port 35 can be connected to an exhaust manifold (not shown) of the engine. Further, a spiral turbine scroll passage 37 is formed on the inlet side of the turbine impeller 29 inside the turbine housing 27 (upstream side in the flow direction of the exhaust gas). It communicates with the inlet 35. Furthermore, a gas discharge port 39 for discharging exhaust gas is formed on the outlet side of the turbine impeller 29 in the turbine housing 27 (downstream side in the flow direction of the exhaust gas). It can be connected to an exhaust gas purification device (not shown) for purifying gas.

なお、ベアリングハウジング3の左側面には、タービンインペラ29側からの熱を遮蔽する環状の遮熱板41が設けられており、ベアリングハウジング3の左側面と遮熱板41の外周縁部(外周端部)との間には、皿バネ又は波ワッシャ等の環状の付勢部材43が設けられている。   An annular heat shield plate 41 that shields heat from the turbine impeller 29 side is provided on the left side surface of the bearing housing 3, and the outer peripheral edge (outer periphery) of the left side surface of the bearing housing 3 and the heat shield plate 41 is provided. An annular urging member 43 such as a disc spring or a wave washer is provided between the two ends.

可変容量型過給機1は、タービンインペラ29側へ供給される排気ガスの流路面積(スロート面積)を可変する可変ノズルユニット45を装備しており、この可変ノズルユニット45の構成の詳細は、次のようになる。   The variable displacement turbocharger 1 is equipped with a variable nozzle unit 45 that varies the flow area (throat area) of exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side. Details of the configuration of the variable nozzle unit 45 are as follows. It becomes as follows.

図1、図3から図5(a)(b)に示すように、タービンハウジング27内には、第1ベースリングとしての第1ノズルリング47がタービンインペラ29と同心状に配設されており、この第1ノズルリング47には、複数の支持穴49が円周方向に等間隔に貫通形成されている。また、第1ノズルリング47の内周縁部(内周端部)は、遮熱板41の外周縁部(外周縁側の段部)に嵌合してある。   As shown in FIGS. 1, 3 to 5 (a) and 5 (b), a first nozzle ring 47 as a first base ring is disposed concentrically with the turbine impeller 29 in the turbine housing 27. In the first nozzle ring 47, a plurality of support holes 49 are formed at equal intervals in the circumferential direction. The inner peripheral edge (inner peripheral end) of the first nozzle ring 47 is fitted to the outer peripheral edge (step on the outer peripheral edge) of the heat shield plate 41.

第1ノズルリング47の右側面における支持穴49の径方向外側には、複数のガイド爪51が円周方向に間隔を置いて放射状に一体形成されており、各ガイド爪51は、先端側(径方向外側)に、断面U字状のガイド溝53を有している。また、第1ノズルリング47の右側面の内周縁部(内周面側)には、右方向(前記軸方向の一方側)へ突出した環状の連結凸部55が複数のガイド爪51の基部を連結するように形成されている。   A plurality of guide claws 51 are integrally formed radially at intervals in the circumferential direction on the outer side in the radial direction of the support hole 49 on the right side surface of the first nozzle ring 47. A guide groove 53 having a U-shaped cross section is provided on the radially outer side. Further, on the inner peripheral edge (inner peripheral surface side) of the right side surface of the first nozzle ring 47, an annular connecting convex portion 55 protruding rightward (one side in the axial direction) is a base portion of the plurality of guide claws 51. Are connected to each other.

図1から図4に示すように、第1ノズルリング47に左右方向(前記軸方向)に離隔対向した位置には、第2ベースリングとしての第2ノズルリング57が円周方向に並んだ複数(3つ以上)の連結ピン59を介して第1ノズルリング47と一体的かつ同心状に設けられている。ここで、複数の連結ピン59は、第1ノズルリング47の対向面(左側面)47fと第2ノズルリング57の対向面(右側面)57fとの間隔を設定する機能を有している。   As shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of second nozzle rings 57 as second base rings are arranged in the circumferential direction at positions facing the first nozzle ring 47 in the left-right direction (the axial direction). The first nozzle ring 47 is provided integrally and concentrically via (three or more) connecting pins 59. Here, the plurality of connecting pins 59 have a function of setting an interval between the opposing surface (left side surface) 47 f of the first nozzle ring 47 and the opposing surface (right side surface) 57 f of the second nozzle ring 57.

図1から図3に示すように、第1ノズルリング47の対向面47fと第2ノズルリング57の対向面57fとの間には、複数の可変ノズル61がタービンインペラ29を囲むように円周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズル61は、設定した回動範囲(所定の回動範囲)内でタービンインペラ29の軸心Cに平行な軸心周りに開閉方向(開方向及び閉方向)へ回動可能である。また、各可変ノズル61の右側面(前記軸方向の一方側の側面)には、ノズル軸63が一体形成されており、各ノズル軸63は、第1ノズルリング47の対応する支持穴49に回動可能に支持されている。ここで、図2において、実線で示す可変ノズル61は、回動範囲の開き側の回動端の位置しており、仮想線で示す可変ノズル61は、回動範囲の閉じ側の回動端に位置している。なお、各可変ノズル61は1つのノズル軸63を有してあるが、各可変ノズル61の左側面(前記軸方向の他方側の側面)に別のノズル軸(図示省略)が一体形成され、各別のノズル軸が第2ノズルリング57の別の支持穴(図示省略)に回動可能に支持されるようにしても構わない。   As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of variable nozzles 61 are arranged between the opposed surface 47 f of the first nozzle ring 47 and the opposed surface 57 f of the second nozzle ring 57 so as to surround the turbine impeller 29. The variable nozzles 61 are arranged in the opening / closing direction (opening direction) around an axis parallel to the axis C of the turbine impeller 29 within a set rotation range (predetermined rotation range). And the closing direction). Further, a nozzle shaft 63 is integrally formed on the right side surface (one side surface in the axial direction) of each variable nozzle 61, and each nozzle shaft 63 is inserted into the corresponding support hole 49 of the first nozzle ring 47. It is rotatably supported. Here, in FIG. 2, the variable nozzle 61 indicated by the solid line is positioned at the opening end of the rotation range, and the variable nozzle 61 indicated by the phantom line is the rotation end on the closing side of the rotation range. Is located. Each variable nozzle 61 has one nozzle shaft 63, but another nozzle shaft (not shown) is integrally formed on the left side surface (the other side surface in the axial direction) of each variable nozzle 61. Each of the different nozzle shafts may be rotatably supported in another support hole (not shown) of the second nozzle ring 57.

第1ノズルリング47の右側(対向面47fの反対面側)には、環状のリンク室65が区画形成されている。また、リンク室65内には、複数の可変ノズル61を同期して開閉方向へ回動させるためのリンク機構67が配設されてあって、このリンク機構67は、複数の可変ノズル61のノズル軸63に連動連結してある。そして、リンク機構67の具体的な構成は、次のようになる。   An annular link chamber 65 is defined on the right side of the first nozzle ring 47 (on the side opposite to the facing surface 47f). A link mechanism 67 for rotating the plurality of variable nozzles 61 in the opening / closing direction is disposed in the link chamber 65, and the link mechanism 67 is a nozzle of the plurality of variable nozzles 61. The shaft 63 is linked and connected. The specific configuration of the link mechanism 67 is as follows.

図1、図3、及び図4に示すように、第1ノズルリング47の複数のガイド爪51のガイド溝53には、駆動リング69がタービンインペラ29の軸心(第1ノズルリング47の軸心)C周りに正逆方向(開閉方向)へ回動可能に案内支持されており、この駆動リング69は、電動モータ又は負圧シリンダ等の回動アクチュエータ71の駆動によって正逆方向へ回動するものである。また、駆動リング69の内縁部には、径方向外側へ窪みかつ可変ノズル61と同数の係合凹部(係合部)73が等間隔に形成されており、駆動リング69の内縁部の適宜位置には、径方向外側へ窪んだ別の係合凹部(別の係合部)75が形成されている。更に、各可変ノズル61のノズル軸63には、同期リンク部材(ノズルリンク部材)77の基部が一体的に連結されており、各同期リンク部材77の先端部は、駆動リング69の対応する係合凹部73に係合してある。なお、駆動リング69が第1ノズルリング47の複数のガイド爪51のガイド溝53に正逆方向へ回動可能に案内支持される代わりに、特許文献2及び特許文献3に示すように、第1ノズルリング47の対向面47fの反対面に設けられたガイドリング(図示省略)に正逆方向へ回動可能に案内支持されるようにしても構わない。   As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the drive ring 69 is inserted into the guide groove 53 of the plurality of guide claws 51 of the first nozzle ring 47 (the axis of the first nozzle ring 47). Center) The guide ring 69 is supported so as to be rotatable in the forward / reverse direction (opening / closing direction) around C, and the drive ring 69 is rotated in the forward / reverse direction by driving of a rotary actuator 71 such as an electric motor or a negative pressure cylinder. To do. Further, the inner periphery of the drive ring 69 is formed with engagement recesses (engagement portions) 73 that are recessed radially outward and the same number as the variable nozzle 61 at equal intervals. Is formed with another engaging recess (another engaging portion) 75 that is recessed outward in the radial direction. Further, a base portion of a synchronous link member (nozzle link member) 77 is integrally connected to the nozzle shaft 63 of each variable nozzle 61, and the distal end portion of each synchronous link member 77 corresponds to a corresponding engagement of the drive ring 69. The engaging recess 73 is engaged. Instead of the drive ring 69 being guided and supported by the guide grooves 53 of the plurality of guide claws 51 of the first nozzle ring 47 so as to be rotatable in the forward and reverse directions, as shown in Patent Literature 2 and Patent Literature 3, The guide ring (not shown) provided on the surface opposite to the facing surface 47f of the one nozzle ring 47 may be guided and supported so as to be rotatable in the forward and reverse directions.

ベアリングハウジング3の左側部には、駆動軸79がタービンインペラ29の軸心に平行な軸心周りに回動可能にブッシュ81を介して設けられており、この駆動軸79の右端部(一端部)は、動力伝達機構83を介して回動アクチュエータ71に接続されている。また、駆動軸79の左端部(他端部)には、駆動リンク部材85の基端部が一体的に連結されており、この駆動リンク部材85の先端部は、駆動リング69の別の係合凹部(別の係合部)75に係合してある。   A drive shaft 79 is provided on the left side portion of the bearing housing 3 via a bush 81 so as to be rotatable around an axis parallel to the axis of the turbine impeller 29, and a right end portion (one end portion) of the drive shaft 79 is provided. ) Is connected to the rotation actuator 71 via the power transmission mechanism 83. Further, the base end portion of the drive link member 85 is integrally connected to the left end portion (the other end portion) of the drive shaft 79, and the tip end portion of the drive link member 85 is connected to another engagement of the drive ring 69. It is engaged with a mating recess (another engaging portion) 75.

図1、図3、図4、及び図6(a)(b)に示すように、第1ノズルリング47の右側面(対向面47fの反対面)には、サポートリング87の内周縁部が複数の連結ピン59の右端部(一端部)のかしめ結合によって一体的に接合されており、このサポートリング87は、第1ノズルリング47の外径よりも大径になっている。また、サポートリング87の内周面には、第1ノズルリング47の右側面に一体的に接合するための複数の接合片89が径方向内側へ突出しかつ円周方向に間隔を置いて一体形成されており、各接合片89には、連結ピン59の左端部を挿通させるための挿通穴91が貫通形成されている。更に、サポートリング87の外周縁部は、ベアリングハウジング3にタービンハウジング27との協働により挟持された状態で取付けられている。ここで、サポートリング87の外周縁部がベアリングハウジング3に取付けられることにより、可変ノズルユニット45の大部分がタービンハウジング27内に配設されるようになっている。   As shown in FIGS. 1, 3, 4, and 6 (a) and 6 (b), the inner peripheral edge of the support ring 87 is formed on the right side surface of the first nozzle ring 47 (the surface opposite to the facing surface 47 f). The support pins 87 are integrally joined by caulking and joining at right end portions (one end portions) of the plurality of connecting pins 59, and have a larger diameter than the outer diameter of the first nozzle ring 47. A plurality of joining pieces 89 for integrally joining to the right side surface of the first nozzle ring 47 are integrally formed on the inner peripheral surface of the support ring 87 so as to protrude radially inward and at intervals in the circumferential direction. Each joint piece 89 is formed with a through hole 91 through which the left end of the connecting pin 59 is inserted. Further, the outer peripheral edge portion of the support ring 87 is attached to the bearing housing 3 in a state of being sandwiched by cooperation with the turbine housing 27. Here, most of the variable nozzle unit 45 is arranged in the turbine housing 27 by attaching the outer peripheral edge of the support ring 87 to the bearing housing 3.

続いて、可変ノズルユニット45の特徴部分を含む可変容量型過給機1の特徴部分について説明する。   Subsequently, the characteristic part of the variable displacement supercharger 1 including the characteristic part of the variable nozzle unit 45 will be described.

タービンハウジング27の内部におけるタービンインペラ29の入口側には、第2ノズルリング57の内周側部分を収容する環状の収容凹部としての環状の収容段部93が形成されており、タービンハウジング27の収容段部93の外周面と第2ノズルリング57の内周面との間には、環状の隙間95が形成されている。また、タービンハウジング27の収容段部93の外周面には、周溝97が形成されており、タービンハウジング27の収容段部93の周溝97と第2ノズルリング57の内周面との間には、第2ノズルリング57の左側(対向面57fの反対面側)から隙間95への排気ガスの漏れを抑えるシール部材として複数のシールリング99が設けられている。なお、タービンハウジング27の内部におけるタービンインペラ29の入口側に環状の収容段部93が形成される代わりに、第2ノズルリング57の全体を収容する環状の収容凹部(図示省略)が形成されるようにしても構わない。 An annular housing step 93 serving as an annular housing recess for housing the inner peripheral portion of the second nozzle ring 57 is formed on the inlet side of the turbine impeller 29 inside the turbine housing 27. An annular gap 95 is formed between the outer peripheral surface of the accommodation step portion 93 and the inner peripheral surface of the second nozzle ring 57. In addition, a circumferential groove 97 is formed on the outer peripheral surface of the accommodation step portion 93 of the turbine housing 27, and between the peripheral groove 97 of the accommodation step portion 93 of the turbine housing 27 and the inner peripheral surface of the second nozzle ring 57. Are provided with a plurality of seal rings 99 as seal members for suppressing the leakage of exhaust gas from the left side of the second nozzle ring 57 (opposite side of the opposing surface 57f) to the gap 95. In addition, instead of the annular housing step 93 being formed on the inlet side of the turbine impeller 29 inside the turbine housing 27, an annular housing recess (not shown) for housing the entire second nozzle ring 57 is formed. It doesn't matter if you do.

各可変ノズル61の後縁61tは、各可変ノズル61を回動範囲の開き側の回動端側(開き側の回動端付近)まで開方向へ回動させると、第2ノズルリング57の対向面57fの内縁57feに対して径方向内側へ突出するようになっている。また、各可変ノズル61の後縁61tは、各可変ノズル61を回動範囲の開き側の回動端まで開方向へ回動させたときに、タービンハウジング27の収容段部93の内側周縁93e(換言すれば、タービンハウジング27のシュラウド壁27sの外側周縁27se)よりも径方向内側に位置するようになっている。なお、各可変ノズル61を回動範囲の開き側の回動端まで開方向へ回動させたときに、各可変ノズル61の後縁61tがタービンハウジング27の収容段部93の内側周縁93eよりも径方向外側に位置してあっても構わない。   The rear edge 61t of each variable nozzle 61 rotates the second nozzle ring 57 when the variable nozzle 61 is rotated in the opening direction to the opening side rotation end side (near the opening side rotation end) of the rotation range. It protrudes radially inward with respect to the inner edge 57fe of the opposing surface 57f. Further, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 has an inner peripheral edge 93e of the accommodation step portion 93 of the turbine housing 27 when the variable nozzle 61 is rotated in the opening direction to the rotation end on the opening side of the rotation range. (In other words, it is located radially inward from the outer peripheral edge 27se of the shroud wall 27s of the turbine housing 27). In addition, when each variable nozzle 61 is rotated in the opening direction to the rotation end on the opening side of the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 is from the inner peripheral edge 93e of the accommodation step portion 93 of the turbine housing 27. May also be located radially outward.

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。   Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.

ガス導入口35から導入した排気ガスをタービンスクロール流路37を経由してタービンインペラ29の入口側から出口側へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させて、ロータ軸9及びコンプレッサインペラ13をタービンインペラ29と一体的に回転させることができる。これにより、空気導入口19から導入した空気を圧縮して、ディフューザ流路21及びコンプレッサスクロール流路23を経由して空気排出口25から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給(圧縮)することができる。   By causing the exhaust gas introduced from the gas introduction port 35 to flow from the inlet side to the outlet side of the turbine impeller 29 via the turbine scroll flow path 37, the rotational energy (rotational torque) is generated using the pressure energy of the exhaust gas. Thus, the rotor shaft 9 and the compressor impeller 13 can be rotated integrally with the turbine impeller 29. Thereby, the air introduced from the air inlet 19 can be compressed and discharged from the air outlet 25 via the diffuser passage 21 and the compressor scroll passage 23, and the air supplied to the engine is supercharged. (Compressed).

可変容量型過給機1の運転中に、エンジン回転数が低く、排気ガスの流量が低流量域にある場合には、回動アクチュエータ71の駆動によって駆動リング69を逆方向(閉方向)へ回動させて、複数の同期リンク部材77を逆方向へ揺動させながら、複数の可変ノズル61を同期して閉方向(逆方向)へ回動させる。これにより、タービンインペラ29側に供給される排気ガスの流路面積(スロート面積)を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ29の仕事量を十分に確保することができる。一方、エンジン回転数が高く、排気ガスの流量が大流量域にある場合には、回動アクチュエータ71の駆動によって駆動リング69を正方向(開方向)へ回動させることにより、複数の同期リンク部材77を正方向へ揺動させながら、複数の可変ノズル61を同期して開方向(正方向)へ回動させる。これにより、タービンインペラ29側に供給される排気ガスの流路面積を大きくして、タービンインペラ29側に多量の排気ガスを供給する。よって、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ29によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる(可変容量型過給機1の通常の作用)。   During operation of the variable displacement turbocharger 1, when the engine speed is low and the exhaust gas flow rate is in the low flow rate range, the drive ring 69 is driven in the reverse direction (closed direction) by the rotation actuator 71 being driven. The plurality of variable nozzles 61 are synchronously rotated in the closing direction (reverse direction) while being rotated to swing the plurality of synchronous link members 77 in the reverse direction. Thereby, the flow area (throat area) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side can be reduced, the flow rate of the exhaust gas can be increased, and the work amount of the turbine impeller 29 can be sufficiently ensured. On the other hand, when the engine speed is high and the flow rate of the exhaust gas is in a large flow rate range, the drive ring 69 is rotated in the forward direction (opening direction) by driving the rotation actuator 71, whereby a plurality of synchronization links are provided. While swinging the member 77 in the forward direction, the plurality of variable nozzles 61 are synchronously rotated in the opening direction (forward direction). Thereby, the flow passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side is increased, and a large amount of exhaust gas is supplied to the turbine impeller 29 side. Therefore, the rotational force can be generated sufficiently and stably by the turbine impeller 29 regardless of the flow rate of the exhaust gas (normal operation of the variable displacement supercharger 1).

各可変ノズル61を回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、各可変ノズル61の後縁61tが第2ノズルリング57の対向面57fの内縁57feに対して径方向内側へ突出するようになっているため、前述の新規な知見を適用すると、可変容量型過給機1の運転中、小流量域において十分なタービン効率を維持しつつ、大流量域において排気ガスの流量を増大させることができる(可変容量型過給機1の特有の作用)。   When each variable nozzle 61 is rotated in the opening direction to the opening end on the opening side of the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 has a diameter with respect to the inner edge 57fe of the opposing surface 57f of the second nozzle ring 57. When the above-described new knowledge is applied, while the variable displacement turbocharger 1 is in operation, the exhaust gas is exhausted in the large flow rate region while maintaining sufficient turbine efficiency in the small flow rate region. The flow rate of the gas can be increased (a specific action of the variable capacity supercharger 1).

従って、本発明の実施形態によれば、可変容量型過給機1の運転中、小流量域において十分なタービン効率を維持しつつ、大流量域において排気ガスの流量を増大させることができるため、低流量域におけるタービン効率の高効率化と大流量域におけるタービン容量の大容量化を両立させて、エンジンの燃費を十分に向上させることができる(可変容量型過給機1の効果)。   Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to increase the flow rate of the exhaust gas in the large flow rate region while maintaining sufficient turbine efficiency in the small flow rate region during the operation of the variable capacity supercharger 1. Further, it is possible to achieve both high efficiency of the turbine efficiency in the low flow rate range and high capacity of the turbine capacity in the large flow rate range, and sufficiently improve the fuel consumption of the engine (effect of the variable capacity supercharger 1).

[本発明の他の実施形態]
本発明の他の実施形態について図8を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「R」は、右方向、「L」は、左方向である。
[Other Embodiments of the Present Invention]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the drawing, “R” is the right direction and “L” is the left direction.

図8に示すように、本発明の他の実施形態にあっては、可変容量型過給機1(図7参照)に可変ノズルユニット45(図1参照)に代えて可変ノズルユニット101を装備している。そして、可変ノズルユニット101は、可変ノズルユニット45と同様の構成を有しており、可変ノズルユニット101の構成のうち可変ノズルユニット45と異なる部分、及びその周辺の構成についてのみ説明する。なお、可変ノズルユニット101における複数の構成要素のうち、可変ノズルユニット45における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付してある。   As shown in FIG. 8, in another embodiment of the present invention, the variable displacement supercharger 1 (see FIG. 7) is equipped with a variable nozzle unit 101 instead of the variable nozzle unit 45 (see FIG. 1). doing. The variable nozzle unit 101 has the same configuration as that of the variable nozzle unit 45, and only the portion different from the variable nozzle unit 45 in the configuration of the variable nozzle unit 101 and the configuration around it will be described. Of the plurality of constituent elements in the variable nozzle unit 101, those corresponding to the constituent elements in the variable nozzle unit 45 are denoted by the same reference numerals in the drawings.

第1ノズルリング47に左右方向(前記軸方向)に離隔対向した位置には、第2ベースリングとしての第2ノズルリング103が円周方向に並んだ複数の連結ピン59を介して第1ノズルリング47と一体的かつ同心状に設けられている。また、第2ノズルリング103は、複数のタービンブレード33の先端縁33aを覆う円筒状のシュラウド部105を有している。   A second nozzle ring 103 as a second base ring is disposed at a position facing the first nozzle ring 47 in the left-right direction (the axial direction) via a plurality of connecting pins 59 arranged in the circumferential direction. It is provided integrally and concentrically with the ring 47. The second nozzle ring 103 has a cylindrical shroud portion 105 that covers the leading edges 33 a of the plurality of turbine blades 33.

タービンハウジング27の内部におけるタービンインペラ29の径方向外側には、第2ノズルリング103のシュラウド部105を収容する環状の収容凹部としての環状の収容段部107が形成されている。また、第2ノズルリング103のシュラウド部105の外周面には、周溝109が形成されており、第2ノズルリング103のシュラウド部105の周溝109とタービンハウジング27の収容段部107の外周面との間には、第2ノズルリング103の左側(対向面103fの反対面側)から排気ガスの漏れを抑えるシール部材として複数のシールリング111が設けられている。
An annular accommodation step portion 107 as an annular accommodation recess for accommodating the shroud portion 105 of the second nozzle ring 103 is formed on the radially outer side of the turbine impeller 29 inside the turbine housing 27. Further, on the outer circumferential surface of the shroud portion 105 of the second nozzle ring 103, peripheral groove 109 is formed, the outer periphery of the housing stepped portion 107 of the circumferential groove 109 of the shroud portion 105 of the second nozzle ring 103 turbine housing 27 Between the surfaces , a plurality of seal rings 111 are provided as seal members that suppress leakage of exhaust gas from the left side of the second nozzle ring 103 (opposite surface side of the facing surface 103f).

各可変ノズル61を回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、各可変ノズル61の後縁61tが第2ノズルリング103の対向面103fの内縁103feに対して径方向内側へ突出するように、第2ノズルリング103の対向面103f側には、環状の切欠(周溝)113が形成されている。   When each variable nozzle 61 is rotated in the opening direction to the opening end on the opening side of the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 has a diameter relative to the inner edge 103fe of the opposing surface 103f of the second nozzle ring 103. An annular notch (circumferential groove) 113 is formed on the facing surface 103f side of the second nozzle ring 103 so as to protrude inward in the direction.

従って、第2ノズルリング103の対向面103f側に環状の切欠113が形成されているため、前述の可変容量型過給機1の特有の作用及び効果と同様の作用及び効果を奏するものである。   Therefore, since the annular notch 113 is formed on the facing surface 103f side of the second nozzle ring 103, the same operation and effect as the above-mentioned unique operation and effect of the variable displacement supercharger 1 can be achieved. .

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。即ち、各可変ノズル61を回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、各可変ノズル61の後縁61tが第2ノズルリング57(103)の対向面57f(103f)の内縁57fe(103fe)に対して径方向内側へ突出する代わりに又は突出する他に、各可変ノズル61の後縁61tが第1ノズルリング47の対向面47fの内縁47feに対して径方向内側へ突出しても構わない。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。   In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, For example, it can implement in a various aspect as follows. That is, when each variable nozzle 61 is rotated in the opening direction to the opening end on the opening side of the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 is opposed to the opposing surface 57f (103f) of the second nozzle ring 57 (103). ) Of the variable nozzle 61 in place of or instead of projecting radially inward relative to the inner edge 57fe (103fe) of the first nozzle ring 47 in the radial direction. You may protrude inward. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.

1 可変容量型過給機
3 ベアリングハウジング
9 ロータ軸
11 コンプレッサハウジング
13 コンプレッサインペラ
27 タービンハウジング
29 タービンインペラ
33 タービンブレード
33a タービンブレードの先端縁
45 可変ノズルユニット
47 第1ノズルリング(第1ベースリング)
47f 第1ノズルリングの対向面
47fe 第1ノズルリングの対向面の内縁
57 第2ノズルリング(第2ベースリング)
57f 第2ノズルリングの対向面
57fe 第2ノズルリングの対向面の内縁
61 可変ノズル
61t 可変ノズルの後縁
67 リンク機構
93 タービンハウジングの収容段部(収容凹部)
93e タービンハウジングの収容段部の内側周縁
95 隙間
99 シールリング(シール部材)
101 可変ノズルユニット
103 第2ノズルリング(第2ベースリング)
103f 第2ノズルリングの対向面
103fe 第2ノズルリングの内縁
105 第2ノズルリングのシュラウド部
113 切欠
200 従来例に係る可変容量型過給機
300 発明例に係る可変容量型過給機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable displacement supercharger 3 Bearing housing 9 Rotor shaft 11 Compressor housing 13 Compressor impeller 27 Turbine housing 29 Turbine impeller 33 Turbine blade 33a Tip edge of turbine blade 45 Variable nozzle unit 47 First nozzle ring (first base ring)
47f Opposing surface of first nozzle ring 47fe Inner edge of opposing surface of first nozzle ring 57 Second nozzle ring (second base ring)
57f Opposing surface of the second nozzle ring 57fe Inner edge of the opposing surface of the second nozzle ring 61 Variable nozzle 61t Rear edge of the variable nozzle 67 Link mechanism 93 Accommodating step (accommodating recess) of the turbine housing
93e Inner peripheral edge of turbine housing housing step 95 Clearance 99 Seal ring (seal member)
101 Variable nozzle unit 103 Second nozzle ring (second base ring)
103f Opposing surface 103fe of the second nozzle ring 103fe Inner edge 105 of the second nozzle ring Shroud portion 113 of the second nozzle ring Notch 200 Variable capacity supercharger 300 according to the conventional example Variable capacity supercharger according to the invention example

Claims (2)

エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する可変容量型過給機であって、
タービンハウジング内に配設された第1ベースリングと、
前記第1ベースリングに対してタービンインペラの軸方向に離隔対向した位置に設けられた第2ベースリングと、
前記第1ベースリングの対向面と前記第2ベースリングの対向面との間に前記タービンハウジングを囲むように円周方向に沿って配設され、設定した回動範囲内で開閉方向へ回動可能な複数の可変ノズルと、を具備し、
前記タービンハウジングの内部における前記タービンインペラの入口側に少なくとも前記第2ベースリングの内周側部分を収容する環状の収容凹部が形成され、前記タービンハウジングの前記収容凹部の外周面と前記第2ベースリングの内周面との間に環状の隙間が形成され、
各可変ノズルの後縁は、各可変ノズルを前記回動範囲の開き側の回動端側まで開方向へ回動させると、前記第2ベースリングの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出するようになっている、可変容量型過給機。
A variable capacity supercharger that supercharges air supplied to the engine side using energy of exhaust gas from the engine,
A first base ring disposed within the turbine housing;
A second base ring provided at a position opposite to the first base ring in the axial direction of the turbine impeller;
Between the opposing surface of the first base ring and the opposing surface of the second base ring, it is disposed along the circumferential direction so as to surround the turbine housing, and rotates in the opening / closing direction within a set rotation range. A plurality of possible variable nozzles,
An annular receiving recess for receiving at least an inner peripheral side portion of the second base ring is formed on the inlet side of the turbine impeller inside the turbine housing, and an outer peripheral surface of the receiving recess and the second base of the turbine housing An annular gap is formed between the inner peripheral surface of the ring,
The trailing edge of each variable nozzle is radially inward with respect to the inner edge of the opposing surface of the second base ring when each variable nozzle is rotated in the opening direction to the opening end on the opening side of the rotation range. A variable capacity turbocharger that protrudes.
前記第2ベースリングの対向面の反対面側から前記隙間への排気ガスの漏れを抑えるシール部材を具備した、請求項1に記載の可変容量型過給機。   2. The variable capacity supercharger according to claim 1, further comprising a seal member that suppresses leakage of exhaust gas from the surface opposite to the facing surface of the second base ring to the gap.
JP2013040729A 2013-03-01 2013-03-01 Variable capacity turbocharger Active JP6098233B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013040729A JP6098233B2 (en) 2013-03-01 2013-03-01 Variable capacity turbocharger
DE112014001084.7T DE112014001084T5 (en) 2013-03-01 2014-01-28 Variable nozzle unit and loader with variable capacity
PCT/JP2014/051787 WO2014132727A1 (en) 2013-03-01 2014-01-28 Variable nozzle unit and variable capacity type supercharger
CN201480004007.9A CN104884761B (en) 2013-03-01 2014-01-28 Variable-nozzle unit and variable capacity type booster

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013040729A JP6098233B2 (en) 2013-03-01 2013-03-01 Variable capacity turbocharger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014169641A JP2014169641A (en) 2014-09-18
JP6098233B2 true JP6098233B2 (en) 2017-03-22

Family

ID=51428001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013040729A Active JP6098233B2 (en) 2013-03-01 2013-03-01 Variable capacity turbocharger

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6098233B2 (en)
CN (1) CN104884761B (en)
DE (1) DE112014001084T5 (en)
WO (1) WO2014132727A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014218342A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Variable turbine and / or compressor geometry for an exhaust gas turbocharger
US10066639B2 (en) 2015-03-09 2018-09-04 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a vaneless space
US10006341B2 (en) 2015-03-09 2018-06-26 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a diffuser ring with tabs
DE112016002591T5 (en) * 2015-06-09 2018-05-24 Ihi Corporation TURBOLADER WITH VARIABLE GEOMETRY
US9932888B2 (en) * 2016-03-24 2018-04-03 Borgwarner Inc. Variable geometry turbocharger
CN108699960B (en) 2016-04-05 2020-11-17 株式会社Ihi Pressure booster
US10253683B2 (en) * 2016-08-10 2019-04-09 Garrett Transportation I Inc. Variable-nozzle turbine with means for radial locating of variable-nozzle cartridge
CN112867852A (en) * 2018-12-04 2021-05-28 株式会社Ihi Variable capacity supercharger
CN112922721B (en) * 2021-04-09 2022-08-05 常州市佳科汽车零部件有限公司 Timely response turbocharger for automobile engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3941715A1 (en) * 1989-12-18 1991-06-20 Porsche Ag EXHAUST TURBOCHARGER FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JPH11229886A (en) * 1998-02-13 1999-08-24 Taiho Kogyo Co Ltd Turbocharger sealing unit
JP2003027951A (en) * 2001-07-12 2003-01-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Flow increasing structure for variable displacement type supercharger
GB0407978D0 (en) * 2004-04-08 2004-05-12 Holset Engineering Co Variable geometry turbine
JP2012062808A (en) * 2010-09-15 2012-03-29 Toyota Motor Corp Variable displacement turbocharger

Also Published As

Publication number Publication date
DE112014001084T5 (en) 2015-11-12
CN104884761B (en) 2017-11-10
JP2014169641A (en) 2014-09-18
WO2014132727A1 (en) 2014-09-04
CN104884761A (en) 2015-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6098233B2 (en) Variable capacity turbocharger
JP6163789B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
US10125673B2 (en) Variable nozzle unit and variable geometry turbocharger
JP5949164B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP6225515B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP5966786B2 (en) Variable capacity turbocharger
JP6107395B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP6326912B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP2016017408A (en) Variable nozzle unit and variable displacement turbocharger
JP2013245655A (en) Variable nozzle unit and variable displacement type supercharger
JP6152049B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP2013130116A (en) Variable nozzle unit and variable capacity type supercharger
JP2013253521A (en) Variable nozzle unit and variable capacity type supercharger
JP6035890B2 (en) Seal structure and variable capacity turbocharger
JP2013253519A (en) Variable nozzle unit and variable capacity type supercharger
JP2015031237A (en) Variable nozzle unit and variable displacement type supercharger
JP5915394B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP6255786B2 (en) Variable capacity turbocharger
JP2013194546A (en) Variable nozzle unit and variable capacity type supercharger
JP6146507B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP6089791B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger
JP5939424B2 (en) Variable capacity turbocharger
JP6149426B2 (en) Variable capacity turbocharger
JP6051569B2 (en) Coupling structure, variable nozzle unit, and variable capacity supercharger
JP5857812B2 (en) Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160614

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160830

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161021

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170206

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6098233

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250