JPH01267303A - 可変容量タービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は可変容量タービン、特に、内燃機関のターボ
チャージャに好適な可変容量タービンに関する。

（従来の技術） 内燃機関のターボチャージャ等に施用される可変容量タ
ービンにあフては、タービンホイールに排気を導く排気
通路中に可変ノズルを配置し、この可変ノズルの開度を
内燃機関の運転状態等に調節してタービンホイールに衝
当する排気の流速を制御する。

従来、上述のような可変容量タービンは、例えば特開昭
６２−２８２１２２号公報に記載されたようなものが知
られている。この特開昭６２−２８２１２２号公報の可
変容量タービンは、タービンハウジングにタービンホイ
ールの外周に臨んで開口するスクロール通路を形成して
タービンホイールに衝当する排気に旋回流を与え、また
、スクロール通路に略回転方向に延在する翼状の固定ベ
ーンと可動ベーンとを回転方向に交互に配置して該ベー
ン間で可変ノズルを構成する。

このような可変容量タービンでは、可動ベーンを傾動さ
せて可変ノズルの開度を調整するが、また、スクロール
通路の画壁に段差等の係止部を形成し、この係止部に可
動ベーンを昔接させて可変ノズルの最小開度を規定する
。

（この発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来の可変容量タービンに
あっては、可動ベーンの傾動で可変ノズルの開度を調節
するため、排気の流れ方向も可動ベーンの傾角の影響を
受け、可変ノズルの最小開度時等の可動ベーンの傾角が
小さい場合に充分な排気をタービンホイールに衝当させ
ることができないという問題点があった。また、この可
変容量タービンにあっては、可変ノズルの最小開度の微
量調整を翼形状に沿った段差等によって調整しなければ
ならず加工が繁雑であり、さらに、可動ベーンの枚数が
少ないとタービンホイールに対する流入個所が間欠的に
なり、タービン効率が低下するという問題点があった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ベー
ン数に制約されること無く多数の個所から充分な排気を
タービンホイールに衝当させることができる可変容量タ
ービンを安僅に提供し、可変ノズルの開度およびベーン
数にかかわらず高いタービン効率を得ることを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） この発明にかかる可変容量タービンは、ハウジング内に
タービンホイールを配置して該タービンホイールの外周
に臨んでスクロール通路を画成するとともに、該スクロ
ール通路中に固定ベーンと可動ベーンとを回転方向に交
互に配置して可変ノズルを構成し、該可変ノズルの開度
を前記可動ベーンの傾動で調節する可変容量タービンに
おいて、前記固定ベーンに前記可変ノズルを短絡してバ
イパス通路を形成し、該バイパス通路の前記タービンホ
イール側端部を該タービンホイールの回転中心に対し所
定角度傾斜させて開口させたことが要旨である。

（作用） この発明にかかる可変容量タービンによれば、タービン
ホイールにはバイパス通路から噴出する排気が衝当する
ため、可変ノズルの開度が小さい場合でも可動ベーンの
傾角にかかわらず充分な排気を望ましい角度でタービン
ホイールに衝当させることができ、また、タービンホイ
ールには可変ノズルのみならずバイパス通路からの排気
が衝当するため、可変ノズルすなわち可動ベーンおよび
固定ベーンの個数を増加すること無く排気のエネルギを
有効に利用でき、高いタービン効率が得られる。そして
、この可変容量タービンは、最小開度をバイパス通路に
より確保することもできるため、最小開度時に可動ベー
ンを固定ベーンに当接させて可変ノズルを全閉とするこ
ともでき、段差等の加工が不要で製造コストの低減が図
れる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図はこの発明の一実施例にかかる可変容
量タービンをターボチャージャに施用して表し、第１図
がターボチャージャの断面図、第２図が一部を破断した
ターボチャージャの側面図である。

第１図において、１１は可変容量タービン１２とコンプ
レッサ１３とを有するターボチャージャである。このタ
ーボチャージャ１１は、可変容量タービン１２がタービ
ンハウジング１４内に収容され、コンプレッサ！３がコ
ンプレッサハウジング１５内に収容され、これらタービ
ンハウジング１４とコンプレッサハウジング１５とがセ
ンタハウジング１６を介し一体的に接合されている。コ
ンプレッサハウジング１５は、センタハウジング１６側
の開口端にバックプレート１７がボルト１８と取付板１
９とによって固定され、内部に軸方向通路２０とスクロ
ール通路２１とが画成されている。バックプレート１７
は図示しないボルト等によってセンタハウジング１６に
締結され、コンプレッサハウジング１５はバックプレー
ト１７を介してセンタハウジング１６に固定されている
。軸方向通路２０は図中右端が開口して図外のエアクリ
ーナ等に連絡され、スクロール通路２１は外周部に吸気
導出口が開口して気化器等に連絡され、これら軸方向通
路２０の左端とスクロール通路２１の内周端とが連通し
て該連通部にコンプレッサインペラ２２が回転自在に収
容されている。このコンプレッサインペラ２２は、セン
タハウジング１６に支持されたシャフト２３の右端に結
合され、後述するようにシャフト２３の左端に結合され
たタービンホイールにより駆動されて一体に回転する。

センタハウジング１６は、内部に２つの軸受部２４ａ、
２４ｂが形成され、これら軸受部２４ａ。

２４ｂにそれぞれフロートベアリング２５ａ。

２５ｂを介してシャフト２３が回転自在に支持されてい
る。シャフト２３は、軸受部２４ａの図中左部に複数の
条溝が、軸受部２４ｂの右部に小径部が形成され、小径
部がバックプレート１７をブツシュ２６を介し貫通して
前述のコンプレッサインペラ２２に結合されている。こ
のセンタハウジング１６には、軸受部２４ａ、２４ｂの
上方に給油通路３０が、軸受部２４ａ、２４ｂの下方に
排油通路３１が、タービンハウジング１４側の軸受部２
４ａ、２４ｂの周囲につオータジャケット３２が形成さ
れている。給油通路３０は、上端が開口して図外のオイ
ルポンプに連絡され、下端が分岐してフロートベアリン
グ２５ａ、２５ｂ等に開口している。排油通路３１はセ
ンタハウジング１６の下部に開口して図外のりザーバタ
ンク等に連絡されている。これら給油通路３０および排
油通路３１は、潤滑油を各ベアリング２５ａ。

２５ｂに導いて潤滑と冷却を行い、この後、この潤滑油
をリザーバタンクに還流させて回収する。

クォータジャケット３２は、図示しないが、下部に注水
口が開口してウォータポンプ等に連絡され、また、上部
に排水口が開口してウォータタンクに連絡されている。

このウォータジャケット３２は、冷却水によってセンタ
ハウジング１６を冷却し、ヒートソークバック時等の熱
影響を低減する。

タービンハウジング１４は、図中右端のセンタハウジン
グ１６側が開口し、該開口にベースプレート３３がセン
タハウジング１６との間で挟圧されて開口を閉止し、ま
た、この開口端の外周部に取付フランジ１４ａが形成さ
れている。このタービンハウジング１４は、開口端がセ
ンタハウジング１６と嵌着し、また、取付フランジ１４
ａとセンタハウジング１６の取付フランジ１６ａとが外
周部をかしめ板３４によって締結されてセンタハウジン
グ１６と一体に結合している。タービンハウジング１４
内には、タービンホイール３５が回転自在に収容されて
ベースプレート３３を貫通したシャフト２３の左端に固
設され、また、排気通路である螺旋状のスクロール通路
３６と出口通路３７とが画成されている。出口通路３７
は、一端がハウジング１４の左端に開口してマフラ等に
連絡され、他端がタービンホイール３５に軸方向に臨ん
でいる。スクロール通路３６は、ハウジング１４の外周
部に一端が接線方向を指向して開口してエンジンに連絡
され、他端がタービンホイール３５の外周に臨んで開口
している。このスクロール通路３６は、タービンホイー
ル３５の外周に臨む開口が狭窄されてスロート部３６ａ
が形成され、このスロート部３６ａに排気の可変ノズル
３８が配置されている。

可変ノズル３８は、第２図に示すように、複数の固定ベ
ーン３９と可動ベーン４０とを回転方向に交互に配置し
て該ベーン３９，４０間に形成されている。固定ベーン
３９は、基端から先端に向かうにともない先鋭化する略
翼状を成して回転方向に延在し、ベースプレート３３に
溶着等で一体に固設されている。可動ベーン４０は、固
定ベーン３９と同様に略翼状を成して回転方向に延在し
、基端がベースプレート３３を回転自在に貫通した回転
軸４１の端部に固着されて該回転軸４１とともに該軸４
１を中心に回動する。この回転軸４１は、センタハウジ
ング１６側の端部にリンク４２が結合し、このリンク４
２を介して図外のアクチュエータに連結されている。こ
れら固定ベーン３９および可動ベーン４０は、それぞれ
、先端と先端とが離隔して対向し、先端間に前述の可変
ノズル３８が構成されている。また、固定ベーン３９に
は略径方向に貫通するバイパス通路４３が形成されてい
る。このバイパス通路４３は、上述の可変ノズル３８を
バイパスし、タービンホイール３５に向かって該タービ
ン効率−つし３５の回転中心に対し所定の傾角で開口し
ている。

このような可変容量タービン１２は、エンジンからの排
気をスクロール通路３６に導いて旋回流を与え、この排
気がスロート部３６ａの各可変ノズル３８で絞られて噴
出し、また、各バイパス通路４３からタービンホイール
３５の中心に対し所定の角度で噴出する。したがって、
タービンホイール３５には可変ノズル３８のみならずバ
イパス通路４３から噴出する排気が適正な方向で衝当し
、タービンホイール３５の回転位置の如何、また、可動
ベーン４０の傾角の如何にかかわらず排気のエネルギを
有効にタービンホイール３５の回転エネルギに変換でき
、高いタービン効率が得られる。そして、バイパス通路
４３は、可動ベーン４０あるいは固定ベーン３９の個数
を増加すること無く形成できるため、構造が複雑化する
ことも無く、また、製造コストの増大も防止できる。

一方、この可変容量タービン１２は、可動ベーン４０を
アクチュエータによりエンジンの運転状、聾等に応じ駆
動して可変ノズル３８の開度を調節するが、スクロール
通路３６の最小開度が各バイパス通路４３により確保さ
れるため、可動ベーン４０の先端が固定ベーン３９に当
接する可変ノズル３８の全閉位置（第２図参照）を最小
開度として規定できる。したがって、前述の公報のよう
にスクロール通路３６の画壁に段差等の係止部を設ける
必要が無く、この段差等の摩耗に影響されず高い耐久性
が得られる。

第３図には、この発明の他の実施例を示す。

この実施例は、固定ベーン３９の基端に切欠３９を形成
して可動ベーン４０の基端面との間でバイパス通路４３
を画成する。このバイパス通路４３も、可変ノズル３８
をバイパスしてタービンホイール３５に向かって所定の
角度で開口し、タービンホイール３５に最適な方向から
排気を導く。そして、この可変ノズル３８は、前述した
公報と同様にスクロール通路３６の壁面に可変ノズル３
８の最小開度時の可動ベーン４０の位置を規定する段差
（図示せず）が形成されている。

この可変容量タービン１２は、可変ノズル３８の最小開
度においても可変ノズル３８は所定開度を維持し、ター
ビンホイール３５には可変ノズル３８およびバイパス通
路４３から噴出する排気がそれぞれ衝当する。このため
、可変ノズル３８の最小開度時においても高いタービン
効率が得られ、特にエンジンの低速運転時でも充分な過
給効果が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明にかかる可変容量タービ
ンによれば、可変ノズルを短絡してタービンホイールに
対し所定の角度で開口するバイパス通路を設け、このバ
イパス通路からも排気をタービンホイールに向けて噴出
させるため、固定ベーンおよび可動ベーンの個数を増加
させること無く多数の箇所から排気をタービンホイール
に衝当させることができ、また、可動ベーンの傾角にか
かわらず好適な方向から排気をタービンホイールに衝当
させることができ、高いタービン効率が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例にかかる可変
容量タービンをターボチャージャに施用して示し、第１
図がターボチャージャの断面図、第２図が要部側面図で
ある。第３図はこの発明の他の実施例にかかる可変容量
タービンの要部拡大図である。 １１−・・ターボチャージャ １２・・・可変容量タービン ３３・・・ベースプレート ３５・・・タービンホイール ３６・・・スクロール通路 ３７・・・出口通路 ３８・・・可変ノズル ３９…固定ベーン ３９ａ・・・切欠 ４０・・・可動ベーン ４３・・・バイパス通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハウジング内にタービンホィールを配置して該タービン
   ホィールの外周に臨んでスクロール通路を画成するとと
   もに、タービンホィール上流側に固定ベーンと可動ベー
   ンとを回転方向に交互に環状に配置して可変ノズルを構
   成し、該可変ノズルの開度を前記可動ベーンの傾動で調
   節する可変容量タービンにおいて、 前記固定ベーンもしくは前記可動ベーンに前記可変ノズ
   ルを短絡してバイパス通路を形成し、該バイパス通路の
   前記タービンホィール側端部を該タービンホィールの回
   転中心に対し所定角度傾斜させて開口させたことを特徴
   とする可変容量タービン。