WO2014132727A1 - 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機 - Google Patents

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WO2014132727A1
WO2014132727A1 PCT/JP2014/051787 JP2014051787W WO2014132727A1 WO 2014132727 A1 WO2014132727 A1 WO 2014132727A1 JP 2014051787 W JP2014051787 W JP 2014051787W WO 2014132727 A1 WO2014132727 A1 WO 2014132727A1
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WO
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variable
base ring
variable nozzle
turbine
ring
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PCT/JP2014/051787
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English (en)
French (fr)
Inventor
智裕 井上
貴男 淺川
健一 瀬川
Original Assignee
株式会社Ihi
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a variable nozzle unit and a variable displacement supercharger for adjusting a flow passage area (throat area) of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable displacement supercharger.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose variable nozzle units according to the prior art. The specific configuration is as follows.
  • a first base ring is disposed concentrically with the turbine impeller in the turbine housing.
  • a second base ring is provided integrally with the first base ring at a position spaced apart from the first base ring in the axial direction of the turbine impeller.
  • a plurality of variable nozzles are disposed between the opposing surface of the first base ring and the opposing surface of the second base ring. The plurality of variable nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the turbine impeller.
  • Each variable nozzle is provided to be rotatable in an opening direction and a closing direction (opening direction and closing direction) around an axis parallel to the axis of the turbine impeller within a preset rotation range.
  • a link chamber is formed on the opposite side of the opposing surface of the first base ring.
  • a link mechanism is disposed in the link chamber. The link mechanism rotates the plurality of variable nozzles in synchronization with the opening direction or the closing direction within the rotation range.
  • the flow area (throat area) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side increases.
  • the plurality of variable nozzles rotate in the closing direction, the exhaust gas passage area is reduced.
  • 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.
  • An object of the present invention is to provide a variable nozzle unit and a variable displacement supercharger capable of increasing the turbine efficiency in a low flow rate region and increasing the turbine capacity in a large flow rate region. To do.
  • An aspect of the present invention is a variable nozzle unit that adjusts a flow area (throat area) of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a variable displacement supercharger, the turbine housing in the variable displacement supercharger
  • a first base ring disposed concentrically with the turbine impeller, and is spaced apart from the first base ring in the axial direction of the turbine impeller and is integrated with the first base ring at a position opposed to the first base ring.
  • a second base ring provided on the first base ring, and a rotation set in advance in a circumferential direction so as to surround the turbine impeller between a facing surface of the first base ring and a facing surface of the second base ring.
  • a plurality of variable nozzles arranged in a range to be rotatable in an opening direction and a closing direction around an axis parallel to the axis of the turbine impeller;
  • arranged means not only directly disposed but also indirectly disposed through another member.
  • provided means that it is indirectly provided through another member in addition to being directly provided.
  • rear edge refers to a downstream end in the exhaust gas flow direction.
  • variable nozzle unit and a variable displacement supercharger capable of increasing the turbine efficiency in a low flow rate region and increasing the turbine capacity in a large flow rate region.
  • FIG. 1 is an enlarged view of an arrow I in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the arrow III in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing most of the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a view showing a nozzle ring in the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VIB-VIB in FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a front sectional view of the variable capacity supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a characteristic part of another embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.
  • FIG. 9A is a schematic partial cross-sectional view of a variable capacity supercharger according to a conventional example, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IXB-IXB in FIG. 9A.
  • FIG. 10A is a schematic partial cross-sectional view of the variable capacity supercharger according to the invention example, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line XB-XB in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing the results of performance tests for the variable capacity supercharger according to the conventional example and the variable capacity supercharger according to the invention example.
  • FIGS. 10A and 10B show a variable capacity supercharger 300 according to an example of the invention (that is, an embodiment of the present invention).
  • the rear edge 261t of each variable nozzle 261 is the inner edge 247fe of the opposing surface 247f of the first base ring 247 and The second base ring 257 does not protrude from the inner edge 257fe of the facing surface 257f.
  • variable capacity supercharger 300 when each variable nozzle 361 is rotated in the opening direction, the rear edge 361t of each variable nozzle 361 is against the inner edge 357fe of the opposing surface 357f of the second base ring 357. Projects radially inward.
  • the solid line indicates the variable nozzle 261 located at the end on the open direction side in the rotation range
  • the phantom line indicates the variable nozzle 261 located at the end on the close direction side in the rotation range.
  • the solid line indicates the variable nozzle 361 located at the end on the open direction side in the rotation range
  • the phantom line indicates the variable nozzle 361 located at the end on the close direction side in the rotation range.
  • 227, 229, 237, and 299 in FIG. 9A respectively indicate a turbine housing, a turbine impeller, a turbine scroll flow path, and a seal ring of the variable displacement supercharger 200.
  • reference numerals 327, 329, 337, and 399 in FIG. 10A respectively indicate a turbine housing, a turbine impeller, a turbine scroll passage, and a seal ring of the variable displacement supercharger 300.
  • FIG. 11 shows the results of performance tests for the variable capacity supercharger 200 and the variable capacity supercharger 300. This figure shows the relationship between the flow rate of gas flowing through the turbines of both superchargers (flow rate of test gas) and turbine efficiency. This flow rate is corrected by a well-known mathematical formula using the temperature and pressure at the turbine inlet.
  • variable capacity supercharger 300 maintains the turbine efficiency equivalent to that of the variable capacity supercharger 200 according to the conventional example in the small flow rate range, and the conventional example in the large flow rate range.
  • the flow rate is increased as compared with the variable capacity supercharger 200 according to the above. That is, each variable nozzle is configured such that 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 when rotated to the end on the opening direction side in the rotation range. In this case, it has been found that sufficient turbine efficiency can be maintained in the small flow rate region and the exhaust gas flow rate can be increased in the large flow rate region.
  • the increase in the flow rate of the exhaust gas is due to the fact that the position of the throat (apparent throat) T is displaced upstream in the gas flow direction, and the area of the throat T (apparent throat area) is increased in the large flow rate region. Presumed to be.
  • the trailing edge of each variable nozzle protrudes radially inward with respect to the inner edge of the opposing surface of the first base ring. It can be assumed that the same phenomenon occurs.
  • FIG. 7 shows the variable capacity supercharger 1 according to this embodiment.
  • the variable capacity supercharger 1 uses the energy of exhaust gas from an engine (not shown) to supercharge (compress) the air supplied to the engine.
  • the variable capacity supercharger 1 includes a bearing housing 3.
  • a radial bearing 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3.
  • the plurality of bearings 5 and 7 are rotatably provided with a rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the left-right direction.
  • the rotor shaft 9 is rotatably provided in the bearing housing 3 via the plurality of bearings 5 and 7.
  • Compressor housing 11 is provided on the right side of bearing housing 3.
  • a compressor impeller 13 is provided in the compressor housing 11 so as to be rotatable around its axis C (in other words, the axis of the rotor shaft 9) C.
  • the compressor impeller 13 compresses air using centrifugal force due to rotation.
  • the compressor impeller 13 includes a compressor wheel (compressor disk) 15 integrally connected to the right end of the rotor shaft 9 and a plurality of compressor blades provided on the outer peripheral surface of the compressor wheel 15 at equal intervals in the circumferential direction. 17.
  • An air inlet 19 for introducing air is formed on the inlet side (upstream side in the air flow direction) of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11.
  • the air inlet 19 is connected to an air cleaner (not shown) that purifies air.
  • an annular diffuser passage 21 that pressurizes compressed air is formed on the outlet side of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11 (downstream side in the air flow direction).
  • a spiral compressor scroll passage 23 is formed in the compressor housing 11.
  • the compressor scroll channel 23 communicates with the diffuser channel 21.
  • An air discharge port 25 for discharging compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 11, and this air discharge port 25 communicates with the compressor scroll flow path 23 and is connected to an intake manifold (not shown) of the engine. Connect to (omitted).
  • a turbine housing 27 is provided on the left side of the bearing housing 3.
  • a turbine impeller 29 is provided in the turbine housing 27 so as to be rotatable around an axis C (the axis of the turbine impeller 29, in other words, the axis of the rotor shaft 9) C.
  • the turbine impeller 29 generates rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas.
  • the turbine impeller 29 includes a turbine wheel (turbine disk) 31 provided integrally with the left end portion of the rotor shaft 9 and a plurality of turbine blades 33 provided on the outer peripheral surface of the turbine wheel 31 at equal intervals in the circumferential direction. It has.
  • tip edges 33 a of the plurality of turbine blades 33 are covered with a shroud wall 27 s of the turbine housing 27.
  • a gas inlet 35 for introducing exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 27.
  • the gas inlet 35 is connected to an exhaust manifold (not shown) of the engine.
  • a spiral turbine scroll passage 37 is formed on the inlet side of the turbine impeller 29 inside the turbine housing 27 (upstream side in the exhaust gas flow direction).
  • the turbine scroll flow path 37 communicates with the gas inlet 35.
  • a gas discharge port 39 for discharging exhaust gas is formed on the outlet side of the turbine impeller 29 in the turbine housing 27 (downstream side in the exhaust gas flow direction).
  • the gas discharge port 39 is connected to an exhaust gas purification device (not shown) that purifies the exhaust gas.
  • a heat shield plate 41 is provided on the left side surface of the bearing housing 3.
  • the heat shield plate 41 is formed in an annular shape and shields heat from the turbine impeller 29 side.
  • An annular urging member 43 such as a disc spring or a wave washer is provided between the left side surface of the bearing housing 3 and the outer peripheral edge (outer peripheral end) of the heat shield plate 41.
  • variable capacity supercharger 1 is equipped with a variable nozzle unit 45 that adjusts the flow area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 (the area of the throat T, hereinafter simply referred to as the throat area).
  • variable nozzle unit 45 As shown in FIG. 1 and FIG. 3 to FIG. 5B, a first nozzle ring 47 as a first base ring is disposed concentrically with the turbine impeller 29 in the turbine housing 27. A plurality of support holes 49 are arranged in the first nozzle ring 47 at equal intervals in the circumferential direction. The support hole 49 is formed so as to penetrate the first nozzle ring 47. Further, the inner peripheral edge (inner peripheral end) of the first nozzle ring 47 is fitted to the outer peripheral edge (step on the outer peripheral edge) of the heat shield plate 41.
  • a plurality of guide claws 51 are integrally formed on the right side surface of the first nozzle ring 47.
  • the plurality of guide claws 51 are located radially outside the support hole 49 and are radially formed at intervals in the circumferential direction of the first nozzle ring 47.
  • Each guide claw 51 has a guide groove 53 having a U-shaped cross section on the distal end side (radially outer side).
  • a connecting convex portion 55 is formed on the inner peripheral edge (the inner peripheral surface) of the right side surface of the first nozzle ring 47.
  • the connecting convex portion 55 is formed in an annular shape and protrudes in the right direction (one side in the axial direction). By having such a shape, the connecting convex portion 55 connects the base portions of the plurality of guide claws 51.
  • a second nozzle ring 57 as a second base ring is provided at a position spaced apart from and in the left-right direction (the axial direction of the turbine impeller 29) with respect to the first nozzle ring 47.
  • the second nozzle ring 57 is provided integrally and concentrically with the first nozzle ring 47 via a plurality (three or more) of connecting pins 59 arranged in the circumferential direction.
  • the plurality of connecting pins 59 sets the interval between the opposing surface (left side surface) 47 f of the first nozzle ring 47 and the opposing surface (right side surface) 57 f of the second nozzle ring 57.
  • a plurality of variable nozzles 61 are disposed between the facing surface 47f of the first nozzle ring 47 and the facing surface 57f of the second nozzle ring 57.
  • the plurality of variable nozzles 61 are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the turbine impeller 29.
  • Each variable nozzle 61 is provided to be rotatable in an opening direction and a closing direction around an axis parallel to the axis C of the turbine impeller 29 within a preset rotation range.
  • a nozzle shaft 63 is integrally formed on the right side surface (one side surface in the axial direction) of each variable nozzle 61.
  • Each nozzle shaft 63 is rotatably supported in a corresponding support hole 49 of the first nozzle ring 47.
  • each variable nozzle 61 indicated by the solid line is located at the end on the opening direction side in the rotation range, and the variable nozzle 61 indicated by the phantom line is located at the end on the closing direction side in the rotation range.
  • each variable nozzle 61 of this embodiment has one nozzle shaft 63.
  • another nozzle shaft (not shown) is integrally formed on the left side surface (the other side surface in the axial direction) of each variable nozzle 61, and each of the different nozzle shafts is connected to another support hole (Not shown) may be rotatably supported.
  • the interval between the variable nozzles 61 in the circumferential direction is constant. However, these intervals may not be constant in consideration of the shape of each variable nozzle 61 and the like. The same applies to the support hole 49.
  • An annular link chamber 65 is formed on the right side of the first nozzle ring 47 (on the side opposite to the facing surface 47f).
  • a link mechanism 67 for rotating the plurality of variable nozzles 61 in the opening direction or the closing direction is disposed in the link chamber 65.
  • the link mechanism 67 is connected to the nozzle shaft 63 of the plurality of variable nozzles 61.
  • the drive ring 69 has a positive direction around the axis C of the turbine impeller 29 (axis of the first nozzle ring 47) C by the guide groove 53 of each guide claw 51. Or it is guided so that it can rotate in the reverse direction (opening direction or closing direction).
  • the drive ring 69 rotates in the forward or reverse direction by driving a rotary actuator 71 such as an electric motor or a negative pressure cylinder.
  • Engagement recesses (engagement portions) 73 are formed at equal intervals on the inner edge of the drive ring 69.
  • the engaging recess 73 is recessed outward in the radial direction of the drive ring 69.
  • the number of engaging recesses 73 is the same as that of the variable nozzle 61.
  • An engagement recess (another engagement portion) 75 is formed at an appropriate position on the inner edge of the drive ring 69. Similar to the engagement recess 73, the engagement recess 75 is recessed outward in the radial direction of the drive ring 69.
  • a base portion of a synchronous link member (nozzle link member) 77 is integrally connected to the nozzle shaft 63 of each variable nozzle 61. The distal end portion of each synchronization link member 77 is engaged with the corresponding engagement recess 73 of the drive ring 69.
  • the drive ring 69 is guided by the guide groove 53 so as to be rotatable in the forward direction and the reverse direction.
  • the drive ring 69 is moved in the forward direction and the reverse direction by a guide ring (not shown) provided on the opposite surface of the opposed surface 47f of the first nozzle ring 47. You may be guided so that rotation is possible.
  • the interval (interval) of the engaging recess 73 is set in accordance with the interval (interval) of the variable nozzle 61. That is, in the present embodiment, the engaging recesses 73 are also arranged at equal intervals by arranging the variable nozzles 61 at equal intervals. However, when the interval between the variable nozzles 61 changes, the interval between the engagement recesses 73 also changes according to each position of the variable nozzle 61.
  • a drive shaft 79 is provided on the left side of the bearing housing 3 via a bush 81.
  • the drive shaft 79 is provided to be rotatable about an axis parallel to the axis of the turbine impeller 29.
  • the right end (one end) of the drive shaft 79 is connected to the rotary actuator 71 via the power transmission mechanism 83.
  • the base end portion of the drive link member 85 is integrally connected to the left end portion (the other end portion) of the drive shaft 79.
  • the distal end portion of the drive link member 85 is engaged with another engagement recess (another engagement portion) 75 of the drive ring 69.
  • the right side surface of the first nozzle ring 47 (the surface opposite to the facing surface 47 f)
  • the peripheral edge is integrally joined by the right end (one end) of the plurality of connecting pins 59.
  • the outer diameter of the support ring 87 is larger than the outer diameter of the first nozzle ring 47.
  • a plurality of joining pieces 89 are integrally formed with the support ring 87 on the inner peripheral surface of the support ring 87. Each joining piece 89 protrudes inward in the radial direction of the support ring 87 and is provided at intervals in the circumferential direction. Each joining piece 89 is integrally joined to the right side surface of the first nozzle ring 47.
  • Each joining piece 89 is formed with an insertion hole 91 through which the left end portion of the connecting pin 59 is inserted.
  • the insertion hole 91 passes through the joining piece 89.
  • the outer peripheral edge of the support ring 87 is attached to the bearing housing 3 in a state of being sandwiched by cooperation with the turbine housing 27.
  • the variable nozzle unit 45 is disposed in the turbine housing 27 by attaching the outer peripheral edge of the support ring 87 to the bearing housing 3.
  • the turbine housing 27 is formed with an accommodating stepped portion 93 as an accommodating recess for accommodating the inner peripheral side portion of the second nozzle ring 57.
  • the accommodation step 93 is formed in an annular shape and is located on the inlet side of the turbine impeller 29.
  • An annular gap 95 is formed between the inner wall surface (inner circumferential surface) of the accommodation step portion 93 of the turbine housing 27 and the inner circumferential surface of the second nozzle ring 57.
  • a circumferential groove 97 is formed on the inner peripheral surface of the accommodation step portion 93.
  • a plurality of seal rings 99 are provided between the circumferential groove 97 of the accommodation step portion 93 and the inner peripheral surface of the second nozzle ring 57.
  • the seal ring 99 functions as a seal member that suppresses leakage of exhaust gas from the left side of the second nozzle ring 57 (opposite side of the facing surface 57f) to the gap 95.
  • an annular accommodation recess (not shown) that accommodates the entire second nozzle ring 57 may be formed.
  • each variable nozzle 61 rotates toward the end on the opening direction side in the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 protrudes radially inward with respect to the inner edge 57fe of the opposing surface 57f of the second nozzle ring 57. .
  • the rear edge 61t of each variable nozzle 61 is connected to the inner peripheral edge 93e of the accommodation step portion 93 (in other words, the outer peripheral edge 27se of the shroud wall 27s). ) Is located radially inward of.
  • the rear edge 61t of each variable nozzle 61 may be positioned on the radially outer side with respect to the inner peripheral edge 93e of the accommodation step portion 93.
  • variable displacement turbocharger 1 When the engine speed is low and the exhaust gas flow rate is in the low flow rate range, the drive ring 69 rotates in the reverse direction (closed direction) by driving the rotary actuator 71. To do.
  • the drive ring 69 rotates in the reverse direction
  • the plurality of synchronization link members 77 swing in the reverse direction
  • the plurality of variable nozzles 61 rotate in the closing direction (reverse direction) in synchronization.
  • the flow passage area (throat area) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side is reduced, and the flow rate of the exhaust gas is increased. Therefore, a sufficient work amount of the turbine impeller 29 can be ensured.
  • the drive ring 69 is rotated in the forward direction (opening direction) by driving the rotary actuator 71.
  • the plurality of synchronization link members 77 swing in the forward direction, and the plurality of variable nozzles 61 rotate in the opening direction (forward direction) in synchronization.
  • the flow passage area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side is increased, and the supply amount of the exhaust gas to the turbine impeller 29 side is increased. Therefore, the rotational force by the turbine impeller 29 can be sufficiently and stably generated regardless of the flow rate of the exhaust gas.
  • each variable nozzle 61 rotates toward the opening direction end in the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 protrudes radially inward with respect to the inner edge 57fe of the opposing surface 57f of the second nozzle ring 57. .
  • the flow rate of the exhaust gas can be increased in the large flow rate region as compared with the conventional case. That is, during operation of the variable capacity supercharger 1, sufficient turbine efficiency can be maintained in the small flow rate range, and the exhaust gas flow rate can be increased in the large flow rate range.
  • variable displacement supercharger of this embodiment is equipped with a variable nozzle unit 101 instead of the variable nozzle unit 45 (see FIG. 1).
  • the variable nozzle unit 101 has the same configuration as the variable nozzle unit 45. Therefore, only the configuration different from the variable nozzle unit 45 in the configuration of the variable nozzle unit 101 and the configuration around it will be described.
  • those corresponding to the constituent elements in the variable nozzle unit 45 are denoted by the same reference numerals in the drawings.
  • a second nozzle ring 103 as a second base ring is provided at a position separated from the first nozzle ring 47 in the left-right direction (the axial direction of the turbine impeller 29) and opposed to the first nozzle ring 47.
  • the second nozzle ring 103 is provided integrally and concentrically with the first nozzle ring 47 via a plurality of connecting pins 59 arranged in the circumferential direction.
  • the second nozzle ring 103 has a cylindrical shroud portion 105 that covers the leading edges 33 a of the plurality of turbine blades 33.
  • an accommodation step 107 as an annular accommodation recess for accommodating the shroud portion 105 is formed.
  • the accommodation step 107 is formed in an annular shape and is located on the radially outer side of the turbine impeller 29.
  • a circumferential groove 109 is formed on the outer peripheral surface of the shroud portion 105.
  • a plurality of seal rings 111 are provided between the circumferential groove 109 and the inner wall surface (inner circumferential surface) of the accommodation step portion 107.
  • the seal ring 111 functions as a seal member that suppresses leakage of exhaust gas from the left side of the second nozzle ring 103 (the side opposite to the facing surface 103f).
  • a notch (circumferential groove) 113 is formed on the facing surface 103 f side of the second nozzle ring 103.
  • the notch (circumferential groove) 113 causes the rear edge 61t of each variable nozzle 61 to be aligned with the inner edge 103fe of the opposing surface 103f of the second nozzle ring 103 when each variable nozzle 61 is rotated toward the opening direction side end of the rotation range.
  • it is formed in an annular shape so as to protrude radially inward.
  • each variable nozzle 61 rotates toward the opening direction end of the rotation range, the rear edge 61t of each variable nozzle 61 becomes the inner edge 57fe (103fe) of the second nozzle ring 57 (103). ) Protrudes radially inward. Instead, each trailing edge 61t may protrude radially inward with respect to the inner edge 47fe of the first nozzle ring 47.
  • Each rear edge 61t may project radially inward with respect to the inner edge 47fe of the first nozzle ring 47 and the inner edge 57fe (103fe) of the second nozzle ring 57 (103). Note that the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.

Abstract

　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配設される。各可変ノズル（６１）が回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、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。

Description

可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
　本発明は、可変容量型過給機における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）を調整する可変ノズルユニット及び可変容量型過給機に関する。
　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いる。特許文献１から特許文献３は、先行技術に係る可変ノズルユニットを開示している。この具体的な構成は、次の通りである。
　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いる。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配設されている。複数の可変ノズルは、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いる。各可変ノズルは、予め設定した回転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方向及び閉方向（開方向及び閉方向）へ回転可能に設けられている。第１ベースリングの対向面の反対面側には、リンク室が形成されている。リンク室にはリンク機構が配設されている。リンク機構は、複数の可変ノズルを前記回転範囲内で開方向あるいは閉方向へ同期して回転させる。複数の可変ノズルが開方向へ同期して回転すると、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。一方、複数の可変ノズルが閉方向へ同期して回転すると、前記排気ガスの流路面積が小さくなる。
特開２０１０－６５５９１号公報 特開２００９－２４３４３１号公報 特開２００９－２４３３００号公報
　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。
　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。
　そこで、本発明は、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図ることが可能な可変ノズルユニット及び可変容量型過給機を提供することを目的とする。
　本発明の態様は、可変容量型過給機における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）を調整する可変ノズルユニットであって、前記可変容量型過給機におけるタービンハウジング内に前記タービンインペラと同心状に配設された第１ベースリングと、前記第１ベースリングに対して前記タービンインペラの軸方向に離隔し、且つ対向した位置に前記第１ベースリングと一体的に設けられた第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インペラを囲むように円周方向に配設され、予め設定した回転範囲内で前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに開方向及び閉方向へ回転可能に配設された複数の可変ノズルと、複数の前記可変ノズルを前記回転範囲内で同期して開閉方向へ回転させるためのリンク機構と、を具備し、各可変ノズルを前記回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、各可変ノズルの後縁が前記第１ベースリング及び前記第２ベースリングうちの少なくともいずれかの対向面の内縁（内周縁）に対して径方向内側へ突出することを要旨とする。
　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。
　本発明によれば、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図ることが可能な可変ノズルユニット及び可変容量型過給機を提供することができる。
図１は、図３における矢視部Iの拡大図である。 図２は、図３におけるII-II線に沿った拡大断面図である。 図３は、図７における矢視部IIIの拡大図である。 図４は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットの大部分を示す図である。 図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットにおけるノズルリングを示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるVB-VB線に沿った断面図である。 図６（ａ）は、本発明の実施形態に係る可変ノズルユニットにおけるサポートリングを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるVIB-VIB線に沿った断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る可変容量型過給機の正断面図である。 図８は、本発明の他の実施形態の特徴部分を説明する図であって、図１に相当する図である。 図９（ａ）は、従来例に係る可変容量型過給機の模式的な部分断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるIXB-IXB線に沿った断面図である。 図１０（ａ）は、発明例に係る可変容量型過給機の模式的な部分断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるXB-XB線に沿った断面図である。 図１１は、従来例に係る可変容量型過給機及び発明例に係る可変容量型過給機について性能試験の結果を示す図である。
［新規な知見］
まず、本発明の根拠となる新規な知見について説明する。
　図９（ａ）及び図９（ｂ）は、従来例に係る可変容量型過給機２００を示す。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、発明例（即ち、本発明の一実施形態）に係る可変容量型過給機３００を示す。従来例に係る可変容量型過給機２００では、各可変ノズル２６１が何れの方向に回転しても、各可変ノズル２６１の後縁２６１ｔは、第１ベースリング２４７の対向面２４７ｆの内縁２４７ｆｅ及び第２ベースリング２５７の対向面２５７ｆの内縁２５７ｆｅから突出しない。一方、発明例に係る可変容量型過給機３００では、各可変ノズル３６１を開方向へ回転すると、各可変ノズル３６１の後縁３６１ｔが第２ベースリング３５７の対向面３５７ｆの内縁３５７ｆｅに対して径方向内側へ突出する。図９（ｂ）において、実線は、回転範囲における開方向側の端に位置する可変ノズル２６１を示し、仮想線は、回転範囲における閉方向側の端に位置する可変ノズル２６１を示している。同様に、図１０（ｂ）において、実線は、回転範囲における開方向側の端に位置する可変ノズル３６１を示し、仮想線は、回転範囲における閉方向側の端に位置する可変ノズル３６１を示している。なお、図９（ａ）の２２７、２２９、２３７、２９９はそれぞれ、可変容量型過給機２００のタービンハウジング、タービンインペラ、タービンスクロール流路、シールリングを示す。同様に、図１０（ａ）の３２７、３２９、３３７、３９９はそれぞれ、可変容量型過給機３００のタービンハウジング、タービンインペラ、タービンスクロール流路、シールリングを示す。
　図１１は、可変容量型過給機２００及び可変容量型過給機３００についての性能試験の結果を示す。この図は、両過給機のタービンに流れるガスの流量（試験ガスの流量）とタービン効率との関係を示している。なお、この流量は、タービン入口の温度と圧力を用いる周知の数式によって補正されている。
　この図に示すように、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、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ている。つまり、回転範囲における開方向側の端まで回転したときに、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各可変ノズルが構成されている場合には、小流量領域において十分なタービン効率を維持し、且つ、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、知見が得られた。この排気ガスの流量を増大は、スロート（見かけのスロート）Ｔ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Ｔの面積（見かけのスロート面積）が拡大したことによるものと推測される。また、各可変ノズルが回転範囲における開方向側の端まで回転すると、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と推測できる。
［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、図面における「Ｒ」は右方向、「Ｌ」は左方向を示す。
　図７は、本実施形態に係る可変容量型過給機１を示す。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。
　可変容量型過給機１は、ベアリングハウジング３を具備している。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いる。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。
　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が設けられている。コンプレッサハウジング１１内には、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。コンプレッサインペラ１３は、回転による遠心力を利用して空気を圧縮する。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。
　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が形成されている。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）に接続する。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が形成されている。コンプレッサスクロール流路２３は、ディフューザ流路２１に連通している。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、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続する。
　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が設けられている。タービンハウジング２７内には、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。タービンインペラ２９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）を発生する。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。
　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が形成されている。ガス導入口３５は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続する。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が形成されている。タービンスクロール流路３７は、ガス導入口３５に連通している。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が形成されている。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）に接続する。
　なお、ベアリングハウジング３の左側面には、遮熱板４１が設けられている。遮熱板４１は環状に形成され、タービンインペラ２９側からの熱を遮蔽する。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。
　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Ｔの面積、以下単にスロート面積と呼ぶ）を調整する可変ノズルユニット４５を装備している。
　可変ノズルユニット４５の構成について説明する。図１、図３から図５（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いる。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配列している。支持穴４９は第１ノズルリング４７を貫通するように形成されている。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）に嵌合している。
　第１ノズルリング４７の右側面には、複数のガイド爪５１が一体形成されている。複数のガイド爪５１は、支持穴４９の径方向外側に位置し、第１ノズルリング４７の円周方向に間隔を置いて放射状に形成されている。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。第１ノズルリング４７の右側面の内周縁部（内周面側）には、連結凸部５５が形成されている。連結凸部５５は環状に形成され、右方向（前記軸方向の一方側）へ突出している。このような形状を有することで、連結凸部５５は複数のガイド爪５１の基部を連結している。
　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（タービンインペラ２９の軸方向）に離隔し、且つ、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が設けられている。第２ノズルリング５７は、その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との間隔を設定している。
　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が配設されている。複数の可変ノズル６１は、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いる。各可変ノズル６１は、予め設定した回転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方向及び閉方向へ回転可能に設けられている。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が一体形成されている。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に回転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、回転範囲における開方向側の端に位置しており、仮想線で示す可変ノズル６１は、回転範囲における閉方向側の端に位置している。なお、本実施形態の各可変ノズル６１は１つのノズル軸６３を有している。しかしながら、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）に回転可能に支持されてもよい。また、本実施形態において、円周方向における可変ノズル６１の間隔(interval)は一定である。しかしながら、これらの間隔は、個々の可変ノズル６１の形状等を考慮して一定でなくてもよい。これは、支持穴４９についても同様である。
　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が形成されている。リンク室６５内には、複数の可変ノズル６１を同期して開方向あるいは閉方向へ回転させるためのリンク機構６７が配設されている。リンク機構６７は、複数の可変ノズル６１のノズル軸６３に連結している。
　リンク機構６７の具体的な構成について説明する。図１、図３、及び図４に示すように、駆動リング６９は、各ガイド爪５１のガイド溝５３によって、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周りに正方向あるいは逆方向（開方向あるいは閉方向）へ回転可能に案内されている。駆動リング６９は、電動モータ又は負圧シリンダ等の回転アクチュエータ７１の駆動によって正方向あるいは逆方向へ回転する。また、駆動リング６９の内縁部には、係合凹部（係合部）７３が等間隔に形成されている。係合凹部７３は、駆動リング６９の径方向外側へ窪んでいる。係合凹部７３の数は、可変ノズル６１と同数である。駆動リング６９の内縁部の適宜位置には、係合凹部（別の係合部）７５が形成されている。係合凹部７３と同様に、係合凹部７５も駆動リング６９の径方向外側へ窪んでいる。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いる。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に係合している。なお、本実施形態では、駆動リング６９は、ガイド溝５３によって正方向及び逆方向へ回転可能に案内されている。この代わりに、特許文献２及び特許文献３に示すように、駆動リング６９は、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）によって正方向及び逆方向へ回転可能に案内されてもよい。また、係合凹部７３の間隔(interval)は、可変ノズル６１の間隔(interval)に合わせて設定される。すなわち、本実施形態では、可変ノズル６１が等間隔に配置されていることによって、係合凹部７３も等間隔に配置されている。しかしながら、可変ノズル６１の間隔が変化する場合、係合凹部７３の間隔も、可変ノズル６１の各位置に応じて変化する。
　ベアリングハウジング３の左側部には、駆動軸７９がブッシュ８１を介して設けられている。駆動軸７９は、タービンインペラ２９の軸心に平行な軸心周りに回転可能に設けられている。駆動軸７９の右端部（一端部）は、動力伝達機構８３を介して回転アクチュエータ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いる。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に係合している。
　図１、図３、図４、図６（ａ）、及び図６（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）によって一体的に接合されている。サポートリング８７の外径は、第１ノズルリング４７の外径よりも大きい。サポートリング８７の内周面には、複数の接合片８９がサポートリング８７と一体形成されている。各接合片８９は、サポートリング８７の径方向内側へ突出し、かつ円周方向に間隔を置いて設けられる。各接合片８９は、第１ノズルリング４７の右側面に一体的に接合する。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が形成されている。挿通穴９１は接合片８９を貫通している。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。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がタービンハウジング２７内に配設される。
　図１及び図３に示すように、タービンハウジング２７には、第２ノズルリング５７の内周側部分を収容する収容凹部としての収容段部９３が形成されている。収容段部９３は環状に形成され、タービンインペラ２９の入口側に位置する。タービンハウジング２７の収容段部９３の内壁面（内周面）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、収容段部９３の内周面には、周溝９７が形成されている。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、複数のシールリング９９が設けられている。シールリング９９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機能する。なお、収容段部９３を設ける代わりに、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）が形成されてもよい。
　各可変ノズル６１が回転範囲における開方向側の端に向けて回転すると、各可変ノズル６１の後縁６１ｔは、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。各可変ノズル６１を回転範囲のおける開方向側の端に向けて回転すると、各可変ノズル６１の後縁６１ｔは、収容段部９３の内側周縁９３ｅ（換言すれば、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。なお、上記のように各可変ノズル６１が回転したときに、各可変ノズル６１の後縁６１ｔが収容段部９３の内側周縁９３ｅよりも径方向外側に位置していてもよい。
　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。
　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。
　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、回転アクチュエータ７１の駆動によって駆動リング６９は逆方向（閉方向）へ回転する。駆動リング６９が逆方向に回転すると、複数の同期リンク部材７７が逆方向へ揺動し、複数の可変ノズル６１が同期して閉方向（逆方向）へ回転する。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）が小さくなり、排気ガスの流速が高くなる。従って、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、回転アクチュエータ７１の駆動によって駆動リング６９が正方向（開方向）へ回転する。駆動リング６９が正方向へ回転すると、複数の同期リンク部材７７が正方向へ揺動し、複数の可変ノズル６１が同期して開方向（正方向）へ回転する。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なり、タービンインペラ２９側への排気ガスの供給量が増加する。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による回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
　各可変ノズル６１が、回転範囲における開方向側の端に向けて回転すると、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。この場合、前述の知見から理解されるように、大流量域において従来よりも排気ガスの流量を増大させることができる。つまり、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、且つ、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。
　従って、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。
［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、図面における「Ｒ」は右方向、「Ｌ」は左方向を示す。
　図８に示すように、本実施形態の可変容量型過給機は、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いる。従って、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。
　第１ノズルリング４７に左右方向（タービンインペラ２９の軸方向）に離隔し、且つ第１ノズルリング４７に対向した位置には、第２ベースリングとしての第２ノズルリング１０３が設けられている。第２ノズルリング１０３は、その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。
　タービンハウジング２７の内部には、シュラウド部１０５を収容する環状の収容凹部としての収容段部１０７が形成されている。収容段部１０７は環状に形成され、タービンインペラ２９の径方向外側に位置している。また、シュラウド部１０５の外周面には、周溝１０９が形成されている。周溝１０９と収容段部１０７の内壁面（内周面）との間には、複数のシールリング１１１が設けられている。シールリング１１１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機能する。
　第２ノズルリング１０３の対向面１０３ｆ側には、切欠（周溝）１１３が形成されている。切欠（周溝）１１３は、各可変ノズル６１を回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、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、環状に形成されている。
　従って、環状の切欠１１３が形成されているため、本実施形態においても前述の作用及び効果が得られる。
　なお、本発明は、前述の各実施形態に限られない。例えば、次のように種々の態様で実施可能である。即ち、前述の実施形態では、各可変ノズル６１が回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、各可変ノズル６１の後縁６１ｔが、第２ノズルリング５７（１０３）の内縁５７ｆｅ（１０３ｆｅ）に対して径方向内側へ突出する。この代わりに、各後縁６１ｔが第１ノズルリング４７の内縁４７ｆｅに対して径方向内側へ突出してもよい。また、各後縁６１ｔは、第１ノズルリング４７の内縁４７ｆｅ及び第２ノズルリング５７（１０３）の内縁５７ｆｅ（１０３ｆｅ）に対して径方向内側へ突出してもよい。なお、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。

Claims (5)

  1. 　可変容量型過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積を調整する可変ノズルユニットであって、
    　前記可変容量型過給機におけるタービンハウジング内に前記タービンインペラと同心状に配設された第１ベースリングと、
    　前記第１ベースリングに対して前記タービンインペラの軸方向に離隔し、且つ対向した位置に前記第１ベースリングと一体的に設けられた第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配設され、予め設定した回転範囲内で前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに開方向及び閉方向へ回転可能に配設された複数の可変ノズルと、
    　複数の前記可変ノズルを前記回転範囲内で同期して開閉方向へ回転させるためのリンク機構と、を具備し、
    　各可変ノズルの後縁は、各可変ノズルが前記回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、前記第１ベースリング及び前記第２ベースリングうちの少なくともいずれかの対向面の内縁に対して径方向内側へ突出することを特徴とする可変ノズルユニット。
  2. 　前記第２ベースリングは、前記タービンインペラにおける複数のタービンブレードの先端縁を覆う筒状のシュラウド部を有し、
    　各可変ノズルが前記回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、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、前記第２ベースリングの対向面側に環状の切欠が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変ノズルユニット。
  3. 　請求項１に記載の可変ノズルユニットを装備し、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、
    　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内周面と前記第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、各可変ノズルが前記回転範囲の開方向側の端に向けて回転すると、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ことを特徴とする可変容量型過給機。
  4. 　前記第２ベースリングの対向面の反対面側から前記隙間への排気ガスの漏れを抑えるシール部材を具備したことを特徴とする請求項３に記載の可変容量型過給機。
  5. 　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において、
    　請求項１又は請求項２に記載の可変ノズルユニットを装備したことを特徴とする可変容量型過給機。
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