JPH0346186Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、可変ノズルベーンを備えた可変ノズ
ル付過給機の構造に関する。

［従来の技術］ 従来から、開度調整の可能な可変ノズルベーン
を、、過給機のタービン側排気ガス通路内に設け
た可変ノズル付過給機の構造が各種知られている
（たとえば、実開昭57−76235号公報、実開昭59−
5724号公報）。これら従来構造においては、通常
可変ノズルベーンは、そのシヤフト部をたとえば
ハウジング側に設けられたブツシユに挿通させ、
排気ガス通路外に延設されたシヤフト部を、リン
ク機構等により回動させることにより、開度調整
される。そして、可変ノズルベーンのシヤフト部
とブツシユとの間には、ステイツク防止のため通
常僅かなクリアランスが形成される。そのため、
タービンハウジング内の排気ガスが、このクリア
ランスをを通じて外部に洩れるおそれがあるとい
う問題があつた。

また、タービン側排気ガス通路内には高温の排
気ガスが通るので、通路壁に熱膨張のため熱歪が
生じたり、可変ノズルベーンのシヤフト部軸受側
に熱歪が生じたりするおそれがあり、可変ノズル
ベーンと通路側壁等とが接触してステイツクが発
生するおそれもあつた。また、可変ノズルベーン
のシヤフト部からの伝熱により、過給機各軸受部
の潤滑用オイルにコーキングが発生するおそれも
あつた。したがつて、可変ノズルベーンのシヤフ
ト部まわりは極力冷却されることが望ましい。

上述の排気ガスの洩れを抑える方法としては、
ブツシユと可変ノズルベーンのシヤフト部との間
のクリアランスを小さくすることが基本である
が、クリアランスを小さくしすぎると焼付を起こ
すおそれがある。そこで、可変ノズルベーンのシ
ヤフト部に過給空気を導入して排気ガスの洩れを
シールする方法が知られている（実開昭59−
97238号）。

この方法は、第３図に示すように、可変ノズル
ベーン１のシヤフト部２に圧力室３を設け、該圧
力室３に過給機のコンプレツサ４側から過給空気
を導くようにしたものである。そして、圧力室３
に導かれた過給空気の圧力によつて、可変ノズル
ベーン１のシヤフト部２とブツシユ５との間にお
けるタービンの排気ガス通路６側からの排気ガス
の洩れをシールするようにしている。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の排気ガス洩れシール方法
では、圧力室３に導かれた過給空気は、シヤフト
部２とブツシユ７との間のクリアランスを通つて
外部に洩れる。このクリアランスは、一般に微少
であるため洩れる空気量は少なく、したがつて導
入される過給空気の量も少量である。そのため、
圧力室３を通過する空気量が僅かであり、過給空
気が有する圧力によつて圧力室３を高圧に保つこ
とはできるものの、この空気によつてシヤフト部
２やバツクプレート８を積極的に冷却し、それに
よつて熱歪を小に抑えることは望めない。

一方圧力室３のいずれかの部分に穴を開け、導
入空気の量を増して冷却効果を上げようとする
と、外部に洩れる導入空気の量が増し、過給空気
の量が減少し過給効率が低下して、機関の出力が
低下するという問題を招く。

本考案は、上記のような過給効率の低下を発生
させることなく、タービンの排気ガス通路側から
の排気ガスの洩れ防止と、可変ノズルベーンのシ
ヤフト部およびバツクプレート部まわりの熱歪防
止のための十分な冷却との両方を同時に達成する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本考案の可変ノズル付過給機
は、過給機のタービン側排気ガス通路内に、回動
可能な可変ノズルベーンを設け、可変ノズルベー
ンのシヤフト部を、バツクプレートを貫通させて
排気ガス通路外へと延設したものにあつて、排気
ガス通路外へと延びる可変ノズルベーンのシヤフ
ト部に、該シヤフト部を囲みバツクプレートに隣
接する圧力室を設け、過給機のコンプレツサから
機関の吸気系に通じる空気通路に、該空気通路内
を送られる過給気に圧力損失を発生させる圧力損
失発生手段を設け、前記圧力室に、圧力損失発生
手段の上流側から圧力室に連通する空気通路およ
び圧力室から圧力損失発生手段の下流側に連通す
る空気通路をそれぞれ接続したものからなつてい
る。

［作用］ このように構成された可変ノズル付過給機にお
いては、圧力損失発生手段の上流側から圧力室に
連通する空気通路によつて過給気が圧力室に導入
され、導入された過給気は、圧力損失発生手段の
上流側と下流側との差圧により、再びその大部分
が圧力室から圧力損失発生手段の下流側に連通す
る空気通路を通してコンプレツサから機関の吸気
系に通じる空気通路に戻される。

過給気の圧力室への導入により、圧力室は高圧
に保たれ、可変ノズルベーンのシヤフト部におけ
るタービン側排気ガス通路からの排気ガスの洩れ
が抑制され、同時に圧力室内を通過する過給空気
によつて、可変ノズルベーンのシヤフト部および
バツクプレートが効率よく冷却される。この冷却
においては、冷却に使用された過給空気は再びそ
の大部分がコンプレツサから機関の吸気系に通じ
る空気通路に戻されるので、過給効率は低下せ
ず、冷却による熱歪防止と、上記排気ガス洩れ防
止の両立が可能となる。

［実施例］ 以下に本考案の望ましい実施例を図面を参照し
て説明する。

第１図は、本考案の第１実施例に係る可変ノズ
ル付過給機を示している。図中、１１は過給機を
示しており、１２は、該過給機１１が取り付けら
れる内燃機関を示している。

過給機１１において、１３はタービン、１４は
コンプレツサを示している。コンプレツサ１４は
空気通路１５により機関の吸気系１６に接続され
ており、コンプレツサ１４から過給空気が機関の
吸気系１６に送られる。タービン１３は、機関の
排気系１７に接続されており、排気ガス通路１８
に導入されてくる排気ガスによりタービンロータ
１９が回転される。

タービンロータ１９への排気ガス通路１８は、
タービンハウジング２０とバツクプレート２１と
によつて構成されており、この排気ガス通路１８
に、回動可能で開度調整可能な可変ノズルベーン
２２が設けられている。可変ノズルベーン２２の
シヤフト部２３は、バツクプレート２１を貫通さ
せて排気ガス通路１８外へと延設されており、さ
らにセンタハウジング２４を貫通して外部へ延
び、そこで可変ノズルベーン２２の開度を調整す
るリンク機構２５に連結されている。可変ノズル
ベーン２２のシヤフト部２３は、バツクプレート
２１、センタハウジング２４にそれぞれ設けられ
たブツシユ２６，２７に僅かなクリアランスをも
つて回動可能に支持されている。

可変ノズルベーン２２のシヤフト部２３で、バ
ツクプレート２１を間に排気ガス通路１８と反対
側の部分には、シヤフト部２３を囲みかつバツク
プレート２１に隣接する圧力室２８が設けられて
いる。圧力室２８は、バツクプレート２１および
センタハウジング２４に沿つて可変ノズル付過給
機の円周方向に延びる環状空間として形成されて
いる。この圧力室２８には、圧力室２８に空気を
導入する導入口２９と圧力室２８から空気を排気
する環流口３０が設けられており、導入口２９と
環流口３０とは、物理的に離れた位置、たとえば
円周方向に180度ずれた位置に設けられている。

一方、機関の吸気系１６に接続される空気通路
１５には、該空気通路１５内を送られる過給気に
圧力損失を発生させる圧力損失発生手段としての
インタクーラ３１が設けられている。このインタ
クーラ３１の上流側は空気通路３２によつて圧力
室２８の導入口２９に連通されており、下流側は
空気通路３３により環流口３０に連通されてい
る。そして、空気通路３２には、該空気通路３２
を流れる空気量を制御可能な制御弁３４が介在さ
れている。制御弁３４は、たとえば前に挙げた先
行技術（実開昭59−97238号公報）に記載されて
いるようなものでよい。

つぎに上記のように構成された第１実施例に係
る可変ノズル付過給機における作用について説明
する。

コンプレツサ１４から機関の吸気系１６に接続
される空気通路１５には、コンプレツサ１４から
の過給空気が流れるが、この過給空気の一部は、
空気通路３２を通して圧力室２８の導入口２９か
ら圧力室２８に導入される。圧力室２８に導入さ
れた過給空気は、圧力室２８内をシヤフト部２３
まわりにおよびバツクプレート２１、センタハウ
ジング２４に沿つて環流し、やがて導入口２９と
物理的に離れた位置に設けられている環流口３０
に至る。空気通路１５に設けられているインタク
ーラ３１は、空気通路１５内を送られる過給気に
適当な圧力損失を発生させる圧力損失発生手段を
構成しているので、インタクーラ３１の上流側と
下流側には適当な差圧が生じており、この差圧に
よつて、圧力室２８に導入された過給空気は環流
させられる。この空気量は制御弁３４によつて適
当に調整される。

圧力室２８には過給空気が導入されるので、圧
力室２８内のシヤフト部２３まわりは、空気通路
１５とほぼ同じかあるいはそれ以上の空気圧に保
たれ、シヤフト部２３とブツシユ２６との間のク
リアランスを通しての排気ガス洩れは防止され
る。また、ガス洩れ防止により、高温の排気ガス
がシヤフト２３と直接に接触しないので、シヤフ
ト２３とブツシユ２６，２７とのステイツクは発
生しにくくなる。

また、インタクーラ３１上下流の差圧を利用し
て、圧力室２８内を大量の空気が流れるので、シ
ヤフト部２３およびバツクプレート２１が強力に
冷却される。バツクプレート２１の冷却により、
排気ガス通路壁の熱歪が抑えられ、熱歪による可
変ノズルベーンやシヤフトのステイツクが防止さ
れる。また、シヤフト部２３およびバツクプレー
ト２１を介してのセンタハウジングへの熱伝達が
小さくなり、しかもセンタハウジング自体も冷却
されるので、各部軸受等におけるオイルコーキン
グも抑制れる。

さらに、圧力室２８に導入された過給空気のご
く一部はブツシユ２７部から外部に逃げるもの
の、大部分は再度空気通路１５に戻されるので、
吸気系に送られる過給空気の減少は最小限にとど
められ、過給効率の低下は防止される。

次に、第２図に本考案の第２実施例に係る可変
ノズル付過給機を示す。本実施例においては、空
気通路１５内を送られる過給気に適当な圧力損失
を発生させる損失発生手段として、単なる絞り４
０が設けられている。そして、絞り４０の上流側
から圧力室２８に空気通路４１が接続され、絞り
４０中の空気流速が速く吸込み効果のある部分に
圧力室２８から空気通路４２が接続されている。

このように、本考案ではインタクーラ３１に限
らず、空気通路１５内を送られる過給気に適当な
圧力損失を発生させる機能を有する圧力損失発生
手段であればよく、圧力損失を利用して圧力室２
８内に所定量の空気を流すことが可能である。

その他の構成、作用は第１実施例に準じる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の可変ノズル付過
給機によるときは、バツクプレートに隣接する圧
力室を設けるとともに、該圧力室を機関への過給
経路に設けた圧力損失発生手段の上流側および下
流側と連通させ、差圧を利用して圧力室内に過給
空気を環流させるようしたので、過給空気を外部
に逃がすことなく圧力室を高圧に保つことがで
き、高圧の圧力室による排気ガス洩れ防止と、圧
力室内を大量に流れる空気による可変ノズルベー
ンのシヤフト部およびバツクプレートの冷却と
を、過給効率の低下なしに同時に達成することが
できるいう効果が得られる。したがつて、可変ノ
ズル付過給機の効率向上とともに、可変ノズルベ
ーン部のステイツク等の不具合の発生防止をはか
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る可変ノズル
付過給機の縦断面図、第２図は本考案の第２実施
例に係る可変ノズル付過給機の縦断面図、第３図
は従来の可変ノズル付過給機の縦断面図、であ
る。 １１……過給機、１２……内燃機関、１３……
タービン、１４……コンプレツサ、１５……空気
通路、１６……機関の吸気系、１７……機関の排
気系、１８……排気ガス通路、２０……タービン
ハウジング、２１……バツクプレート、２２……
可変ノズルベーン、２３……シヤフト部、２４…
…センタハウジング、２５……リンク機構、２
６，２７……ブツシユ、２８……圧力室、２９…
…導入口、３０……環流口、３１……圧力損失発
生手段としてのインタクーラ、３２，３３，４
１，４２……空気通路、３４……制御弁、４０…
…圧力損失発生手段としての絞り。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 過給機のタービン側排気ガス通路内に、回動
   可能な可変ノズルベーンを設け、該可変ノズル
   ベーンのシヤフト部を、バツクプレートを貫通
   させて前記排気ガス通路外へと延設した可変ノ
   ズル付過給機において、前記排気ガス通路外へ
   と延びる可変ノズルベーンのシヤフト部に、該
   シヤフト部を囲み前記バツクプレートに隣接す
   る圧力室を設け、過給機のコンプレツサから機
   関の吸気系に通じる空気通路に、該空気通路内
   を送られる過給気に圧力損失を発生させる圧力
   損失発生手段を設け、前記圧力室に、前記圧力
   損失発生手段の上流側から前記圧力室に連通す
   る空気通路および前記圧力室から前記圧力損失
   発生手段の下流側に連通する空気通路をそれぞ
   れ接続したことを特徴とする可変ノズル付過給
   機。 (2) 前記圧力損失発生手段がインタクーラである
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の可変ノズ
   ル付過給機。 (3) 前記圧力損失発生手段が絞りである実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の可変ノズル付過給
   機。