JP6098233B2 - Variable capacity turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、可変容量型過給機に関する。 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 (
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.
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を目的とする。 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
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.
[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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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
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
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
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
47f Opposing surface of first nozzle ring 47fe Inner edge of opposing surface of
57f Opposing surface of the second nozzle ring 57fe Inner edge of the opposing surface of the
93e Inner peripheral edge of turbine
101
103f Opposing surface 103fe of the second nozzle ring
Claims (2)
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.
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