JPH057461Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、可変ノズル式ターボチヤージヤに関
し、とくに可変ノズルとハウジングとの間の〓間
からのガス漏れを有効利用するようにした可変ノ
ズル式ターボチヤージヤに関する。

〔従来の技術〕

従来からガス通路に可変ノズルを設けてタービ
ンロータへのガス流量を制御できるようにしたタ
ーボチヤージヤの構造は知られている。

第３図は、従来の可変ノズル付ターボチヤージ
ヤの一例を示している。図において、１は可変ノ
ズルを示しており、可変ノズル１はタービンロー
タ２の外周側に形成された環状ガス通路３に配置
されている。可変ノズル１は環状ガス通路３を構
成するハウジングに対して回動可能に軸支されて
おり、可変ノズル１の翼幅は、上流側も下流側も
同じ幅に形成されている。通常、可変ノズル１
は、その一方側に設けられた軸１ａを回動させる
ことによつて回動させるが、可変ノズル１の回動
動作を抵抗なく行うため、環状ガス通路３の内壁
と可変ノズル１の両端面との間には若干の〓間３
ａ，３ｂが設けられている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の構造では、可変ノズルの
両端面と環状ガス通路の内壁との間の〓間がター
ボチヤージヤの性能に大きな影響を及ぼす。すな
わち、〓間が大きいと、この〓間から多量の排気
ガスが漏れ、漏れた排気ガスは下流側のタービン
翼に有効に当らず大きな損失が生じる。したがつ
て、可変ノズルの開度を変化させてガス流路面積
を小にしても、タービンホイールに必要な回転エ
ネルギを十分に付与することができず、エンジン
出力を向上させることができないという問題があ
る。

また、〓間を小にしすぎると、可変ノズルやハ
ウジング等の熱歪により可変ノズがハウジング内
面と接触し、焼付きが生じて可変ノズルが円滑に
作動できなくなる問題がある。

本考案に関連する先行技術として、特公昭41−
11484号公報に開示されているラジアルタービン
の流量調整装置が知られているが、これは回動操
作によつて開度調整を行う可変ノズルを有する構
造ではないので、可変ノズル式ターボチヤージヤ
の特有の問題である熱歪による可変ノズルの回動
動作不良を解決することはできない。

本考案は、上記の問題に着目し、熱歪による可
変ノズルの動作不良を防止するとともに、排気ガ
スを有効にタービン翼に流入させて、エンジンの
出力性能を向上させることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するための本考案に係る可変ノ
ズル式ターボチヤージヤは、ハウジングによつて
形成されエンジンからの排気ガスをタービンホイ
ールに向けて流す環状ガス通路に、回動により開
度を調整する可変ノズルの翼部を配置し、前記可
変ノズルの翼部の下流側翼幅を上流側翼幅よりも
小に形成し、前記可変ノズルの直下流に位置する
タービン翼の外周部翼端の先端翼幅を、前記可変
ノズルの翼部の下流側翼幅よりも大とし、該可変
ノズルの翼部の軸方向翼端面に対向する環状ガス
通路壁を、前記タービン翼の外周部翼端の中央寄
りに向けて滑らかに湾曲させ、前記可変ノズルの
軸方向翼端面と前記環状ガス通路壁との間に、干
渉回避〓間を設けたものから成る。

〔作用〕

このように構成された可変ノズル式ターボチヤ
ージヤにおいては、環状ガス通路に流入した排気
ガスは、可変ノズルの翼部に沿つて流れ、可変ノ
ズルの直下流のタービン翼へ導かれる。可変ノズ
ルの翼部の軸方向翼端面と環状ガス通路壁との間
には、熱歪によつて可変ノズルが環状ガス通路壁
と接触するのを回避する干渉回避〓間が設けられ
ているので、接触による可変ノズルの焼付きの発
生が確実に防止される。

この場合、可変ノズルの下流側翼幅が上流側翼
幅よりも小に形成され、かつタービン翼の外周部
翼端の先端翼幅が可変ノズルの翼部の下流側翼幅
よりも大であるので、可変ノズルの翼部に沿つて
流れる排気ガスのほぼすべてをタービン翼に導く
ことが可能となる。

さらに、可変ノズルの翼部の軸方向翼端面に対
向する環状ガス通路壁を、タービン翼の外周部翼
端の中央寄りに向けて滑らかに湾曲させているの
で、干渉回避〓間を流れる排気ガスをタービン翼
に確実に導くことも可能となる。

このように、可変ノズルの翼部に沿つて流れる
排気ガスと、干渉回避〓間に流れる排気ガスの双
方をタービン翼に確実に導くことが可能となり、
タービン効率の向上がはかれる。

〔実施例〕

以下に、本考案の可変ノズル式ターボチヤージ
ヤの望ましい実施例を、図面を参照して説明す
る。

第１図は、本考案の一実施例に係る可変ノズル
式ターボチヤージヤを示している。図中、１１は
タービンハウジング、１２はセンタハウジング、
１３は環状ガス通路を示している。環状ガス通路
１３は、タービンハウジング１１とタービンハウ
ジング１１のセンタハウジング側の壁を形成する
バツクプレート１４によつて構成されている。環
状ガス通路１３には、排気ガスの流入速度を調整
する可変ノズル１５が、円周方向に適当数配設さ
れている。可変ノズル１５の一方にはシヤフト１
５ａが設けられており、シヤフト１５ａは、ター
ビンハウジング１１とバツクプレート１４に取付
けられたブツシユ１６に挿通されている。ブツシ
ユ１６はナツト１７によつてハウジングに固定さ
れており、可変ノズル１５のシヤフト１５ａの端
部には、可変ノズル１５を回動させるバー１８が
取付けられている。

可変ノズル１５の翼部１５ｂは、環状ガス通路
１３に位置しており、上述のシヤフト１５ａの回
動により開度調整が可能になつている。翼部１５
ｂの下流側翼幅Ａは、上流側翼幅Ｂよりも小に形
成されている。すなわち、翼部１５ｂのシヤフト
１５ａ側の翼端面１５ｃは、ブツシユ１６の端面
およびバツクプレート１４の端面に沿つた平面に
形成されており、翼部１５ｂのタービンハウジン
グ１１側の軸方向翼端面１５ｄは、下流側にいく
にしたがつてバツクプレート１４側に滑らかに湾
曲する曲面に形成されている。

可変ノズル１５の直下流には、タービンホイー
ル１９のタービン翼２０の外周部翼端２０ａが位
置しており、外周部翼端２０ａの先端翼幅Ｄは可
変ノズル１５の下流側翼幅Ａよりも大に形成され
ている。可変ノズル１５の翼部１５ｂの下流端
は、タービン翼２０の外周部翼端２０ａと重なる
ように配置されており、可変ノズル１５の翼部１
５ｂに沿つて流れる排気ガスのほぼすべてがター
ビン翼２０の外周部翼端２０ａに当たるようにな
つている。

可変ノズル１５の軸方向翼端面１５ｄに対向す
る環状ガス通路壁１１ａは、タービン翼２０の外
周部翼端２０ａの中央寄りに向けて滑らかに湾曲
している。可変ノズル１５の軸方向翼端面１５ｄ
と環状ガス通路壁１１ａとの間には、熱歪によつ
て可変ノズル１５が環状ガス通路壁１１ａと接触
するのを回避する干渉回避〓間Ｃが形成されてい
る。

タービンハウジング１１によつて形成される環
状ガス通路壁１１ａの下流端には、リセス１１ｂ
が設けられている。リセス１１ｂは、環状ガス通
路壁１１ａに設けられた段差部であり、このリセ
ス１１ｂにタービン翼２０の外周部翼端２０ａの
先端角部が位置している。

リセス１１ｂが設けられた部位に位置する環状
ガス通路壁１１ａとタービン翼２０の側部２０ｂ
との間には〓間Ｅが形成されている。この〓間Ｅ
と上述の可変ノズル１５の端面側に形成される〓
間Ｃとは従来のターボチヤージヤのように一直線
に形成されず、互いに位置ずれしている。すなわ
ち、干渉回避〓間Ｃを流れる排気ガスはタービン
翼２０の先端翼部２０ａのほぼ中央に流入するよ
うになつており、干渉回避〓間Ｃから流出した排
気ガスが〓間Ｅに直接流れないようになつてい
る。

タービン翼２０のバツクプレート１４側の側部
２０ｃの位置は、可変ノズル１５のシヤフト１５
ａ側の端面１５ｃに沿う〓間Ｆよりもセンタハウ
ジング１２側に位置しており、〓間Ｆを流れる排
気ガスがタービン翼２０に有効に当たるようにな
つている。

つぎに上記の可変ノズル式ターボチヤージヤに
おける作用について説明する。

エンジンが始動されると、エンジンから排出さ
れた排気ガスが環状ガス通路１３に配設された可
変ノズル１５の翼部１５ｂを通つてタービン翼２
０に当たり、タービンホイール１９が回転され
る。エンジン低回転域においては、エンジンから
排出される排気ガスの流量が少ないので、可変ノ
ズル１５は、開度調整によりノズル流路面積が小
になるよう制御される。これにより、タービンハ
ウジング内のガス圧が高くなり、タービンホイー
ル１９に付与される回転エネルギは高められる。

すなわち、エンジン低回転域においては、第２
図に示すように、開度調整によりノズル間の〓間
ａが狭くなりノズル流路面積（可変ノズル１５間
の〓間ａにノズル翼幅Ａと翼数を掛けたもの）が
小さくなる。そのため、環状ガス通路１３を通過
する排気ガスの流速が速くなり、タービンホイー
ル１９に付与される回転エネルギが高められる。

この場合、タービン翼２０の外周部翼端２０ａ
の先端翼幅Ｄは、可変ノズル１５の下流側翼幅Ａ
よりも大となつているので、可変ノズル１５の翼
部１５ｂに沿つて流れる排気ガスのほとんどをタ
ービン翼２０の外周部翼端２０ａに導くことが可
能となる。また、可変ノズル１５の翼部１５ｂの
軸方向翼端面１５ｄに対向する環状ガス通路壁１
１ａが、タービン翼２０の外周部翼端２０ａの中
央寄りに向けて滑らかに湾曲しているので、干渉
回避〓間Ｃを流れる排気ガスはタービン翼２０の
外周部翼端２０ａに確実に導かれる。

したがつて、環状ガス通路１３を流れる排気ガ
スのほとんどがタービン効率を高めることに寄与
することになり、エンジン出力の向上がはかれ
る。

また、ターボチヤージヤの作動時には排気ガス
の熱によつて熱歪が生じるが、干渉回避〓間Ｃを
十分に確保することが可能となるので、環状ガス
通路壁１１との接触による可変ノズル１５の焼付
きは確実に回避される。

〔考案の効果〕

本考案の可変ノズル式ターボチヤージヤによれ
ば、ハウジングによつて形成されエンジンからの
排気ガスをタービンホイールに向けて流す環状ガ
ス通路に、回動により開度を調整する可変ノズル
の翼部を配置し、可変ノズルの翼部の下流側翼幅
を上流側翼幅よりも小に形成し、可変ノズルの直
下流に位置するタービン翼の外周部翼端の先端翼
幅を、可変ノズルの翼部の下流側翼幅よりも大と
し、可変ノズルの翼部の軸方向翼端面に対向する
環状ガス通路壁を、タービン翼の外周部翼端の中
央寄りに向けて滑らかに湾曲させ、可変ノズルの
軸方向翼端面と環状ガス通路壁との間に、干渉回
避〓間を設けるようにしたので、可変ノズルの翼
部に沿つて流れる排気ガスと干渉回避〓間を流れ
る排気ガスの双方をタービン翼の外周部翼端に確
実に導くことができる。

その結果、タービン効率が大幅に高められ、エ
ンジン出力性能を向上させることができるという
効果が得られる。

また、可変ノズルの軸方向翼端面と環状ガス通
路壁との間の〓間を大にしても、タービン効率は
良好に維持されるので、熱歪による可変ノズルと
環状ガス通路壁との接触による焼付きを確実に防
止することができ、装置の信頼性を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る可変ノズル式
ターボチヤージヤの部分断面図、第２図は第１図
の可変ノズルの作動状態を示した説明図、第３図
は従来の可変ノズル付ターボチヤージヤの部分断
面図、である。 １１……タービンハウジング、１１ａ……環状
ガス通路壁、１３……環状ガス通路、１５……可
変ノズル、１５ｂ……可変ノズルの翼部、１５ｄ
……可変ノズルの軸方向翼端面、１９……タービ
ンホイール、２０……タービン翼、２０ａ……外
周部翼端、Ａ……可変ノズルの翼部の下流側翼
幅、Ｂ……可変ノズルの翼部の上流側翼幅、Ｃ…
…干渉回避〓間、Ｄ……タービン翼の先端翼幅。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ハウジングによつて形成されエンジンからの排
   気ガスをタービンホイールに向けて流す環状ガス
   通路に、回動により開度を調整する可変ノズルの
   翼部を配置し、前記可変ノズルの翼部の下流側翼
   幅を上流側翼幅よりも小に形成し、前記可変ノズ
   ルの直下流に位置するタービン翼の外周部翼端の
   先端翼幅を、前記可変ノズルの翼部の下流側翼幅
   よりも大とし、該可変ノズルの翼部の軸方向翼端
   面に対向する環状ガス通路壁を、前記タービン翼
   の外周部翼端の中央寄りに向けて滑らかに湾曲さ
   せ、前記可変ノズルの軸方向翼端面と前記環状ガ
   ス通路壁との間に、干渉回避〓間を設けたことを
   特徴とする可変ノズル式ターボチヤージヤ。