JPH0148361B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0148361B2
JPH0148361B2 JP59119475A JP11947584A JPH0148361B2 JP H0148361 B2 JPH0148361 B2 JP H0148361B2 JP 59119475 A JP59119475 A JP 59119475A JP 11947584 A JP11947584 A JP 11947584A JP H0148361 B2 JPH0148361 B2 JP H0148361B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
tongue
rotor
flow path
gap
Prior art date
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Expired
Application number
JP59119475A
Other languages
English (en)
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JPS60261904A (ja
Inventor
Hiroshi Komatsu
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP59119475A priority Critical patent/JPS60261904A/ja
Publication of JPS60261904A publication Critical patent/JPS60261904A/ja
Publication of JPH0148361B2 publication Critical patent/JPH0148361B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • F01D17/146Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by throttling the volute inlet of radial machines or engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は可変容量ラジアルタービンに関し、特
にターボチヤージヤ等のタービンにおける流量特
性を、スクロールに設けた揺動自在な舌状部材を
動作させることによつて可変とした可変容量ラジ
アルタービンに関する。
〔従来技術〕
一般のターボチヤージヤ付内燃機関にあつて
は、その出力特性が、タービンロータの径とター
ボチヤージヤにおけるA/R比率、すなわち後述
するスクロール入口部の流路断面積Aを、ロータ
中心軸からこの入口部断面積重心位置までの垂直
距離Rで除した値とによつてほぼ決定されてしま
い、例えば、A/R比率が大きいほど高速向きと
なり、高回転領域におけるトルクを増大させる。
そこで、エンジンの運転条件に応じて上述した
ように舌状部状(可変ノズル)を動作させてスク
ロール入口部の流路断面積Aを変化させ、以てス
クロールに流入する排気ガスの流量等を変化させ
て、低速運転領域から高速運転領域にいたるまで
適切な過給を維持することによつて適切なトルク
の増大が図れるようにした可変容量ラジアルター
ビンが堤案されてきた。
第1図A,BおよびCは従来のこの種可変容量
ラジアルタービンの一例を示し、本例は特開昭54
−84123号公報等に開示されたものである。ここ
で、1は図示しない圧縮機インペラに直結されて
いるタービンロータであり、2はタービンロータ
1の外周部に設けられているタービンハウジング
である。タービンハウジング2には一般に鋳造品
が使用される。
更に3は、このタービンハウジング2に設けら
れ、渦巻型の流路を形成しているタービンスクロ
ールであり、スクロール3への流入口3Aは図示
しない排気マニホールドに接続され、マニホール
ドからの排気ガスはこの流入口3Aからスクロー
ル3の流路3Bに沿つてロータ1へと導かれる。
しかして、本例では、このスクロール3の巻き
初め部分、すなわち流路3Bの外周側壁面がロー
タ1に最も近接する舌部4を軸5の回りに揺動自
在なようになして(以下でこのように揺動自在と
した舌部4を舌状部材という)、ノズル開口部
(スクロール入口部)6における半径方向の幅を
変化させ、以て、この部における流路断面積Aを
可変としている。
また、第1図Aに示す7はハウジング2の外部
に配置された電磁アクチユエータであり、このア
クチユエータ7は、エンジンの運転条件、例えば
機関回転数に応じて動作させられるもので、この
アクチユエータ7の動作によりリング部材8を介
して舌状部材4をロータ1の半径方向に揺動させ
ることができる。
更にまた、第1図Bにおいて、9はロータ軸1
Aをベアリング10を介して軸支させているセン
タハウジングであり、11はセンタハウジング9
とロータ軸1Aとの間に設けられているリングシ
ール、12はタービンロータ1の円板状背面を形
成しているシユラウド板である。シユラウド板1
2はその周囲のフランジ部がタービンハウジング
2の環状溝に嵌め込まれた状態に保たれており、
センタハウジング9を固定するボルト13によつ
てこの状態に固定されている。
このように構成された可変容量ラジアルタービ
ンにあつては、流入口3Aから入口部6を経てス
クロール流路3Bに排気ガスが導かれる際に、運
転条件を対応してアクチユエータ7が動作され、
舌状部材4を揺動させて入口部6の流路断面積A
を変化させる。
よつて舌状部材4の位置に応じた流量の排気ガ
スが流路3Bからタービンロータ1へと導かれて
ロータ1を回転させ、仕事をしたあとの排気ガス
は第1図Bに示す出口部3Cから外部へと排出さ
れる。
しかしながら、このような従来の可変容量ラジ
アルタービンにおいては、揺動動作をなす舌状部
材4とタービンハウジング2との間に熱膨張率の
差が存在する上、第1図Cに示すように舌状部材
4の回動軸5がブツシユ16により枢支されてい
て、軸5とブツシユ16との間には回動自在とす
るための遊びがあるために、軸5の延長部にあた
る舌状部材枢軸部4Xにそれだけ振れが生じる。
そこで、これらのことを勘案して、枢軸部4Xの
周囲面がハウジング2のこの部の周壁面2Cと接
触しないよう隙間Cが設けられていた。
このために、特に小流量時には、第1図Aに示
すようにこの枢軸部4Xのノズル側流路6Aと、
同じくロータ1側流路3Cとでは圧力差が大きく
なり、第1図Cに示す隙間Cを通つて第1図Aの
矢印のようにガスが漏洩し、締り効果が低減され
るのみならず、このように洩れてくるガスとスク
ロール流路3Bに沿つて流入してくるガスとの間
に速度差があることから混流を生じて流体損失が
大きくなり、タービン効率を低下させる。
〔目的〕
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去
し、熱膨張の差や回動軸の軸受との間の遊びがあ
つても、舌状部材の枢軸部がハウジング壁に接触
するようなことがなくて、しかも枢軸部とハウジ
ング壁との間からガスの漏洩が発生せず、舌状部
材の揺動位置の如何にかかわらず絞り効果が保持
できる可変容量ラジアルタービンを提供すること
にある。
〔構成〕
かかる目的を達成するために、本発明では、舌
状部材の枢軸部の外周面とこれに対応するハウジ
ング側の周壁面との間に発生する隙間を、舌状部
材が小流量位置にあるときに、ノズル開口部流路
側からロータ側流路に向けて拡大させるようにな
し、しかもその隙間の拡大方向をロータ側スクロ
ール流路における流れに逆らう方向とする。
〔実施例〕
以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
第2図は本発明の一実施例を示し、ここでは、
舌状部材40が最小流量位置にある状態を示す。
したがつてノズル開口部6は最も絞られた状態に
ある。しかして、この状態で、舌状部材40の枢
軸部40Xの外周部に形成した円弧面40Aとこ
れに対応するハウジング2側の円弧形とした周壁
面2Xとの間の隙間が断面形状でノズル入口側流
路6Aの方からロータ側流路3Cに向けて次第に
広がるようになすと共に、その広がりの方向が流
路3Cにおけるガスの流れの方向に逆らうように
する。
更にまた、本例では舌状部材40の翼形におけ
る前縁部を刃形状になして、後述するように舌状
部材40を最大流量位置にまで揺動したときには
この刃形状となした前縁部40Tがハウジング周
壁面2Xに少なくとも線接触した状態に保たれる
ことにより、ロータ1側の流路3Cからノズル入
口側の流路6Aにガスが漏洩するのを防止できる
ようにする。
なお、舌状部材40のロータ側流路3C側の面
40Dはその舌端部40Eから前縁部40Tまで
を滑らかな弓形の曲面を形成し、実線によつて示
すように舌状部材40を最大流量位置とした状態
でスクロール流路3Bに沿つて流入してきたガス
が最後はこの平滑な曲面40Dに沿つてロータ1
に導かれるようにする。
このように構成した可変容量ラジアルタービン
にあつては、ノズル入口側流路6Aからロータ側
流路3Cにガスが漏洩し易い最小流量時に、舌状
部材40が一点鎖線で示すような位置にあること
によつて、刃形状に形成された枢軸部40Xの円
弧面40Aとハウジング周壁面2Xとの間に先細
りの隙間CRが生じる。
そこで、スクロール流路3Bに沿つてロータ1
の周りに導かれてきたガスの一部がその動圧によ
つて流れ方向に沿うこの隙間CRに押込められる
傾向となり、隙間CRでの圧がそれぞれ高められ
ることによつて、流路6A側の圧力との間に均合
つた状態を保たせるようにすることができ、した
がつて隙間CRからガスが漏洩するようなことが
ない。
また、最小流量の状態から流量を次第に増大し
てゆく過程においても、隙間CRがほぼ同様な効
果を保持することができ、更に最大流量時におい
ても前縁部40Tが周壁面2Xと接触状態を保つ
ことにより漏洩が防止できる。
第3図は本発明の他の実施例を示し、本例は舌
状部材40の前縁部40Tおよびその面40D
を、流路3C側に突出させるようにしたものであ
る。すなわち、二点鎖線で示す舌状部材40の最
小流量位置の状態で、その前縁部40Tを対応す
る位置のスクロール3の周壁面から寸法lだけ突
出させるが、ここで寸法lを、舌状部材40の枢
支部近傍において形成される流路の半径方向の高
さHに対して約0.02〜0.10Hとするのが好適であ
る。
このように構成した可変容量ラジアルタービン
にあつては、隙間CRの圧力がより高められるこ
とによつて、最小流量時の漏洩を更に一層効果的
に防止することができる。
〔効果〕
以上説明してきたように、本発明によれば、翼
形の断面形状を有する舌状部材の前縁部近傍を回
動中心の枢軸部として、舌状部材をロータの半径
方向に揺動させることによりガス流量を可変とす
る可変容量ラジアルタービンにおいて、この枢軸
部を形成する外周面と、この外周面に対応する位
置に形成したハウジングの周壁面との間の隙間
が、舌状部材を最小流量となる位置に変化させる
にしたがい、ノズル開口部側からロータ側に向け
て拡大されるようになして、その拡大方向をロー
タ側流路における流れに逆らう方向としたので、
枢軸部の周囲の隙間を介し、最小流量時に発生し
がちなノズル入口側からロータ側へのガスの漏洩
が、隙間に導かれる動圧によつて阻止され、舌状
部材によつての絞り効果が損われず小流量化が図
られて、エンジンの低回転領域におけるトルクの
増大、タービン効率の向上を図ることができる。
更にまた、大流量時には舌状部材の枢軸部がハ
ウジングと少なくとも線接触するようにしたの
で、舌端部がハウジングに当接して、このために
舌端部が変形してその絞り効果が損われる虞がな
く、かつ、大流量時における隙間からの漏洩をも
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは従来の可変容量ラジアルタービンの
構成の一例を示す模型図、第1図Bは第1図Aの
A−A線断図で示す構成図、第1図Cはその可変
容量ラジアルタービンの舌状部材を流路に沿つた
面から見て示す平面図、第2図は本発明可変容量
ラジアルタービンの構成の一例を示す模型図、第
3図は本発明の他の実施例の構成を示す模型図で
ある。 1……タービンロータ、1A……ロータ軸、2
……タービンハウジング、2A,2B……内壁
面、2C,2X……周壁面、3……タービンスク
ロール、3A……流入口、3B,3C……流路、
4……舌部、4A,4B……側面、4X……枢軸
部、5……軸、6……ノズル開口部、6A……流
路、7……アクチユエータ、9……センタハウジ
ング、10……ベアリング、11……リングシー
ル、12……シユラウド板、13……ボルト、1
6……ブツシユ、40……舌状部材、40A,4
0D……面、40E……舌端部、40X……枢軸
部、40T……前縁部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 タービンハウジングのノズル開口部に流路方
    向の断面が翼形をなす舌状部材を設けて、該舌状
    部材の翼形における前縁部近傍を回動中心とした
    枢軸部となして回転自在となし、タービンロータ
    に流入するガスの流量を最小流量にまで変化可能
    とした可変容量ラジアルタービンにおいて、前記
    枢軸部の外周面と、該外周面に沿つて形成される
    前記タービンハウジングの周壁面との間の隙間
    が、前記舌状部材を前記最小流量となる位置まで
    変化させるに従つて、前記ノズル開口部側から前
    記ロータ側に向けて拡大されるようになすと共
    に、前記隙間の拡大方向が前記ロータ側流路にお
    ける前記ガスの流れに逆らう方向となるようなし
    て、当該ロータ側の流路における前記ガスの流れ
    による動圧を前記隙間に誘引するようにしたこと
    を特徴とする可変容量ラジアルタービン。
JP59119475A 1984-06-11 1984-06-11 可変容量ラジアルタ−ビン Granted JPS60261904A (ja)

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JP59119475A JPS60261904A (ja) 1984-06-11 1984-06-11 可変容量ラジアルタ−ビン

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JPS60261904A JPS60261904A (ja) 1985-12-25
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JP59119475A Granted JPS60261904A (ja) 1984-06-11 1984-06-11 可変容量ラジアルタ−ビン

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19980048315A (ko) * 1996-12-17 1998-09-15 박병재 터보 차저의 과급제어장치
KR100367667B1 (ko) * 2000-10-21 2003-01-10 현대자동차주식회사 터보차져의 출력지연 감소장치
KR101026989B1 (ko) 2010-12-20 2011-04-11 한국기계연구원 유량 조절형 터빈
EP3004588B1 (en) * 2013-05-24 2018-05-30 Jimmy L. Blaylock Turbocharger with progressively variable a/r ratio
US10801357B2 (en) 2019-02-20 2020-10-13 Switchblade Turbo, Llc Turbocharger with a pivoting sliding vane for progressively variable A/R ratio

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JPS60261904A (ja) 1985-12-25

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